マクロカチオン-ポリオキソメタレート配列制御によるナノ空間の構築

通过控制大阳离子-多金属氧酸盐排列构建纳米空间

• 批准号: 18033013
• 负责人: 内田 さやか
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18033013/
• 关键词: イオン性結晶; 細孔構造; ポリオキソメタレート; 速度論; 無機コロイド粒子; 疎水性・親水性; 分離・回収; 収着特性; マクロカチオン

イオン性結晶M_3PW_<12>O_<40>(M=Cs,NH_4,Ag,以下MPWと略記)は,水溶液中で自己組織化して多孔性無機コロイド粒子を形成する.本研究では,カチオンの種類と合成温度を変化させることによりMPWの外形及び細孔構造を系統的に制御すること,合成溶液の濁度と集合体サイズの速度論的な解析により生成機構を解明すること,を目的とした.CsPWは10nm以下のナノ結晶子により形成され,ED(電子線回折)像がリングを示したことから,ナノ結晶子がランダムに集合すると考えられる.NH_4PWはサブミクロンサイズの球状粒子であり,ED像はスポットを示し,BET比表面積が91m^2g^<-1>と大きいことから,ナノ結晶子の集合体であると考えられる.AgPWは緻密な菱形十二面体結晶である.以上の結果より,MPWは以下の三つに分類される:(a)ランダム集合体(CsPW),(b)自己組織化集合体(NH_4PW),c単結晶(AgPW).次に,MPWの生成機構の解明を目的として,NH_4PWを例にとり,合成溶液の濁度と集合体サイズのフィッティングを行った.(i)溶質(A)からナノ結晶子(B)の生成(A→^^<k_1>B),(ii)ナノ結晶子から集合体cの生成(B+B→^^<k_2>C),(iii)集合体の外形成長(B+C→^^<k_3>C),という三段階の生成機構を仮定して速度式を導き,k_1-k_3をパラメーターとして濁度のフィッティングを行った.k_1-k_3を用いて集合体サイズを計算すると実験値がよく再現され,MPWの生成機構は(i)-(iii)で説明されると結論した。(J. Am. Chem. Soc.2007)

In <12><40>aqueous solution, self-organized and porous inorganic particles were formed in crystalline M_3PW_ O_ (M= Cs, NH_4, Ag). In this study, the type of the compound and the change of the synthesis temperature are discussed. The shape and pore structure of MPW are systematically controlled. The turbidity of the compound solution and the velocity theory of the aggregate are analyzed. The generation mechanism is explained. The formation of the crystal below 10nm is shown. NH_4PW is a compact dodecahedral crystal with a BET specific surface area of 91m_2g<-1>. MPW can be classified into three groups:(a) self-organized aggregates (CsPW),(b) self-organized aggregates (NH_4PW), and (c) single crystals (AgPW). In addition, the mechanism of MPW formation was studied. For example, NH_4PW was synthesized. (i)Solute (A) crystal (B) formation (A→^^<k_1>B),(ii) crystal (C) formation (B+B→^^<k_2>C),(iii) aggregate shape growth (B+C→^^ C)<k_3>, three-stage formation mechanism is determined, velocity equation is derived, k_1-k_3 is calculated, turbidity is calculated,MPW formation mechanism is described, conclusion is (i)-(iii). (J. Am. Chem. Soc.2007)

项目成果

Channel-Selective Sorption and Collection of Hydrophilic and Hydrophobic Molecules by Cs_2[Cr_3O(OOCC_2H_5)_6(H_2O)_3]_2[α-SiW_12O_40] IonicCrystal

Cs_2[Cr_3O(OOCC_2H_5)_6(H_2O)_3]_2[α-SiW_12O_40]离子晶体对亲水和疏水分子的通道选择性吸附和收集

• 发表时间: 2007
• 作者: S. Uchida;R. Kawamoto;A. Lesbani;C. Jiang;N. Mizuno
• 通讯作者: N. Mizuno

イオン性結晶Rb_4[Cr_3O(OOCH)_6(H_2O)_3][α-BW_12O_40]・16H_2Oの収着水の状態解明

离子晶体Rb_4[Cr_3O(OOCH)_6(H_2O)_3][α-BW_12O_40]和16H_2O中吸附水状态的阐明

• 发表时间: 2007
• 作者: 小笠原義之;内田さやか;水野哲孝
• 通讯作者: 水野哲孝

Control of Structures and Sorption Properties of Ionic Crystals of A_2[Cr_3O(OOCC_2H_5)_6(H_2O)_3][α-SiW_l2O_40](A=Na, K, Rb, NH_4, Cs, TMA)

A_2[Cr_3O(OOCC_2H_5)_6(H_2O)_3][α-SiW_l2O_40](A=Na,K,Rb,NH_4,Cs,TMA)离子晶体结构及吸附性能的控制

• 发表时间: 2008
• 期刊: Inorganic Chemistry 47
• 作者: A. Lesbani;R. Kawamoto;S. Uchida;N. Mizuno
• 通讯作者: N. Mizuno

Preparation of Monodispersed Nano-particles by Electrostatic Assembly of Keggin-type Polyoxometalates and tacn-Based Transition Metal Complexes

Keggin型多金属氧酸盐和tacn基过渡金属配合物静电组装制备单分散纳米粒子

• 发表时间: 2007
• 期刊: Chemistry of Materials 19
• 作者: S. uchida;S. Hikichi;T. Akatsuka;T. Tanaka;R. Kawamoto;A. Lesbani;Y. Nakagawa;K. Uehara;N. Mizuno
• 通讯作者: N. Mizuno

Channel-Selective Independent Sorption and Collection of Hydrophilic and Hydrophobic Molecules by CS_2[Cr_3O(OOCC_2H_5)_6(H_2O)_3]_2[α-SiW_<12>O_<40>]Ionic Crystal

CS_2[Cr_3O(OOCC_2H_5)_6(H_2O)_3]_2[α-SiW_<12>O_<40>]离子晶体对亲疏水分子的通道选择性独立吸附与收集

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. Am. Chem. Soc. 128
• 作者: C.Jiang;A.Lesbani;R.Kawamoto;S.Uchida;N.Mizuno
• 通讯作者: N.Mizuno