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。

在这项研究中，使用由离子液体和金属离子组合的复杂网络合成和评估质子导体。今年，我们使用各种普里奥基离子液体作为前体进行了合成研究，并主要使用电化学稳定的金属离子，例如Zn2+，Al3+，Zr4+作为协调的金属离子。据透露，由[DEMA] [H2PO4]（DEMA =二甲基乙基苯基铵）形成的复杂网络和Zn2+可以系统地控制网络大小，即分子量，取决于混合率，并且两者都在10^-2 s/cm的阶面表现出高质子电导率。这些粘度是从动态粘弹性测量中定量揭示的，并且可以确认它们可以调整为膜加工的最佳粘度。此外，我们扩大了思想，以准备从离子液体和Zn2+合成的两种类型的质子传导性复合网络，并通过混合这些熔体来合成质子传导性玻璃。通过更改每个复合网络的混合比，可以更改玻璃过渡点和粘度。此外，已经证实，质子电导率高于给定的混合比相应的基质结构，并且可以通过混合来优化传导路径。其中，有一些质子电导率的例子明显高于离子液体本身的质子电导率，这表明通过协调键构建的网络的结构和动力学对各种特性都有用。

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

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

VISTEC(タイ)

VISTEC（泰国）