多孔性配位高分子におけるプロトン伝導体の探索

寻找多孔配位聚合物中的质子导体

• 批准号: 08J05104
• 负责人: 重松 明仁
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J05104/
• 关键词: 配位高分子; プロトン伝導; アンモニア; 吸着等温曲線; 四面体配位子

本年度は前年度に引き続き、テーマである「多孔性配位高分子におけるプロトン伝導体の探索」をもとに、新たなプロトン伝導体の創製を目的に研究を遂行した。具体的には、M(OH)(bdc-R)系多孔性配位高分子(MIL-53(M)-R、M=Al,Fe、bdcはテレフタル酸)におけるアンモニアを媒介とした新規プロトン伝導体の創製である。これは配位高分子がその細孔内に存在する媒体分子を容易に置換することができる利点に着目して行った。本年度は前年度、アンモニアを媒介としたプロトン伝導性(3.3×10^<-6>S cm^<-1>)を発現することを確認していたMIL-53(Fe)一(COOH)_2に加えて、その他の配位高分子であるMIL-53(Al)、MIL-53(Al)-NH_2、MIL-53(Al)-OHのアンモニア雰囲気下でのプロトン伝導性の評価及び、プロトン伝導メカニズムの解明のためにアンモニアガス圧をより詳細に制御する装置系を考案し、各圧力における伝導性の評価を行った。上記3つの配位高分子は、～10^<-13>S cm^<-1>(アンモニア圧0 kPa)から10^<-8>～10^<-10>S cm^<-1>(100kPa)へと伝導度が上昇し、MIL-53(Fe)-(COOH)_2と同様にアンモニアを媒介としたプロトン伝導性を示すことが明らかとなった。さらに、0～100kPaの範囲においてガス圧を制御した際の伝導度を測定し、吸着量に対する伝導度の相関図を作成した。その図から細孔内がアンモニア分子でほぼ充填される際に急激な伝導度の上昇が起きていることがわかった。これは細孔内の水素結合ネットワークが形成されないとプロトン伝導性を発現しないことを示しており、機構としては水系におけるGrotthuss機構に近い機構であると推察される。以上述べたように、アンモニアを吸着する多孔性金属錯体を発見し、アンモニアを媒体としたプロトン伝導性を発現させることに世界で初めて成功した。この成果はプロトン伝導体の物質科学の新領域を切り拓く研究成果で、極めて学術的価値の高い成果である。

This year, the research on the creation of porous coordination polymers was carried out. Specifically, M(OH)(bdc-R)-based porous coordination polymers (MIL-53(M)-R, M=Al,Fe, bdc) are used as mediators for the creation of novel conductors. The coordination polymer is easy to replace because of the existence of the medium molecule in the pore. This year, compared with the previous year, <-6><-1>MIL-53(Fe)-(COOH)_2 has been confirmed to have a high conductivity (3.3×10^ S cm^ ). MIL-53(Al), MIL-53 (Al)-NH_2, MIL-53 (Al)-OH has been added to the polymer complex. Each pressure field has its own evaluation of conductivity. Note 3: The conductivity of coordination polymers increases from 10^<-13>S cm^<-1>(0 kPa) to <-8>10 ^<-10>S cm ^<-1>(100kPa), and the conductivity of MIL-53(Fe)-(COOH)_2 increases from 10^ S cm^ (0 kPa) to 10 ^S cm ^(100 kPa). In the range of 0~100kPa, the conductivity of the medium pressure is measured, and the correlation of the conductivity of the sorption is established. The increase of conductivity due to the rapid excitation of the molecules in the pores The water element binding mechanism in the pore is formed by the formation of the conductivity mechanism. The porous metal complex has been successfully developed by the above method. The results of this research are very important for the development of new fields of material science.

项目成果

Oxalate-Bridged Bimetallic Complexes {NH(prol)3}[MCr(ox)3] (M = MnII, FeII, CoII; NH(prol)3+ = Tri(3-hydroxypropyl)ammonium) Exhibiting Coexistent Ferromagnetism and Proton Conduction

• DOI: 10.1021/ja905368d
• 发表时间: 2009-09-23
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Okawa, Hisashi;Shigematsu, Akihito;Kitagawa, Hiroshi
• 通讯作者: Kitagawa, Hiroshi

Proton conductivity of M(OH)(bdc)(M=Al, Fe, bdc=terephthalate)coordination polymers and their water adsorption behavior

M(OH)(bdc)(M=Al, Fe, bdc=对苯二甲酸酯)配位聚合物的质子电导率及其吸水行为

• 发表时间: 2009
• 作者: Akihito Shigematsu;Teppei Yamada;Hiroshi Kitagawa
• 通讯作者: Hiroshi Kitagawa

ペンタエリトリトール誘導体を用いた配位高分子およびその製造方法

使用季戊四醇衍生物的配位聚合物及其制造方法

• 发表时间: 2009

ルテニウム(III)とランタノイド(III)の集積化合物Ln[Ru(ox)3]・10H2O(Ln=La,Ce)のプロトン伝導と磁性

钌(III)和镧系(III)的集成化合物Ln[Ru(ox)3]·10H2O (Ln=La,Ce)的质子传导和磁性

• 发表时间: 2011
• 作者: H.Okawa;A.Shigematsu;M.Sadakiyo;T.Miyakawa;M.Ohba;H.Kitagawa;大川尚士・重松明仁・貞清正彰・山田鉄兵・前里光彦・大場正昭・北川宏
• 通讯作者: 大川尚士・重松明仁・貞清正彰・山田鉄兵・前里光彦・大場正昭・北川宏

固溶体型配位高分子Al(OH)(bdc-NH2)x(bdc-OH)1-x(bdc=1,4-benzenedicarboxylate)の配位子比に依存したプロトン伝導特性

固溶体配位聚合物Al(OH)(bdc-NH2)x(bdc-OH)1-x(bdc=1,4-苯二甲酸)的配体比例依赖性质子传导特性

• 发表时间: 2011
• 作者: H.Okawa;A.Shigematsu;M.Sadakiyo;T.Miyakawa;M.Ohba;H.Kitagawa;大川尚士・重松明仁・貞清正彰・山田鉄兵・前里光彦・大場正昭・北川宏;白井祐季・重松明仁・山田鉄兵・北川宏
• 通讯作者: 白井祐季・重松明仁・山田鉄兵・北川宏