イオン液体を前駆体とした錯体ネットワークの合成とプロトン伝導体への展開

使用离子液体作为前体合成复杂网络并开发成质子导体

• 批准号: 22K19064
• 负责人: 堀毛 悟史
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19064/
• 关键词: プロトン伝導; 配位高分子; イオン液体

本研究ではイオン液体と金属イオンの組み合わせからなる錯体ネットワークを用いたプロトン伝導体を合成、評価する。今年度は様々なプロトン性イオン液体を前駆体とし、配位結合させる金属イオンとして電気化学的に安定であるZn2+,Al3+,Zr4+等を主に用いて合成検討を行った。その中で[dema][H2PO4]（dema=dimethylethylammmonium）とZn2+から形成される錯体ネットワークはその配合比によってネットワークサイズ、つまり分子量を系統的に制御でき、いずれも10^-2 S/cmオーダーの高プロトン伝導度を示すことを明らかとした。これらの粘度は動的粘弾性測定から定量的に明らかとし、膜加工の最適な粘度に調整できることを確認した。また考えを拡張し、イオン液体とZn2+から合成されるプロトン伝導性錯体ネットワークを二種類準備し、それらの融液をブレンドすることによるプロトン伝導性ガラスの合成を行った。それぞれの錯体ネットワークの混合比を変えることでガラス転移点や粘度を変化できる。さらにある特定の混合比においてそれぞれの母構造よりも高いプロトン伝導度を示すことを確認し、ブレンドすることによる伝導パスの好適化が可能であることを示した。その中には前駆体として用いるイオン液体自体のプロトン伝導度より大幅に高いプロトン伝導度を示す例が存在し、配位結合により構築されるネットワークの構造やダイナミクスが様々な特性に有用に働くことを示した。

In this study, the synthesis and evaluation of liquid and metal conductors were studied. In this year, the chemical properties of Zn2+,Al3+,Zr4+, etc. are mainly used in the synthesis of liquid precursors, coordination bonds, metal ions, and electrochemical stability. [dema][H2PO4](dema= dimethylammonium) and Zn2 + are formed in a mixture ratio of 10^-2 S/cm and 10^-2 S/cm. The viscosity of the film is determined quantitatively, and the optimum viscosity adjustment for film processing is confirmed. In addition, the synthesis of Zn2 + and Zn2 + in the liquid phase can be carried out by preparing two kinds of liquid phase and synthesizing the liquid phase. The mixing ratio of the mixed liquid is changed from the mixed liquid to the mixed liquid, and the viscosity is changed from the mixed liquid to the mixed liquid. A specific mixture of these two components is identified by the degree of conductivity of the component. In addition, the structure of the precursor and the conductivity of the liquid itself are greatly improved, and the structure of the ligand is improved.

项目成果

Network Size Control in Coordination Polymer Glasses and Its Impact on Viscosity and H⁺ Conductivity

配位聚合物玻璃中的网络尺寸控制及其对粘度和 H 电导率的影响

• DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c00494
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemistry of Materials
• 影响因子: 8.6
• 作者: Ogawa Tomohiro;Takahashi Kazuki;Kurihara Takuya;Nagarkar Sanjog S.;Ohara Koji;Nishiyama Yusuke;Horike Satoshi
• 通讯作者: Horike Satoshi

VISTEC(タイ)

VISTEC（泰国）

Modulation of proton conductivity in coordination polymer mixed glasses

配位聚合物混合玻璃中质子电导率的调节

• DOI: 10.1039/d2cc01266a
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemical Communications
• 影响因子: 4.9
• 作者: Thanaphatkosol Chonwarin;Ma Nattapol;Kageyama Kotoha;Watcharatpong Teerat;Tiyawarakul Thanakorn;Kongpatpanich Kanokwan;Horike Satoshi
• 通讯作者: Horike Satoshi