機能性エネルギー材料としての新規多孔質金属配位高分子の研究

点击翻译按钮获取中文摘要

多孔質金属配位高分子(Meta-Coordination Polymer,MCP)は、細孔制御機能、高表面積、低密度などの優れた性質を持つため、触媒担体、水素貯蔵材料、ドラッグデリバリーなど様々な用途が考えられ、非常に興味深い材料である。本研究では、燃料電池を基盤とした水素エネルギー社会の実現に向けて、MCPを用いたアプリケーションの開発として、ナノフィルムの調製、水素発生触媒の担体としての利用を考察した。1.MCPナノフィルムのトップダウン式調製:トップダウン式の調製方法はナノフィルムの合成において、非常に有効で様々なナノフィルムがこの方法により合成されている。しかしながら、MCPを用いたナノフィルムの合成は現在のところほとんどボトムアップ式である。本研究では、(Zn_2(TPA)_4(H_2O)_2・2DMF)_n,(MOF-2)結晶を剥離するトップダウン方式によりナノフィルムを調製することに成功した。各種キャラクタリゼーション(XRD、SEM、AFM)の結果、厚さ1.5～6.0nmで100nm以上の広がりを持つ、二次元結晶構造であることが判明した。このナノフィルムはベンジルアミンの存在下ではベンジルアミンを間に包接したレイヤー構造をとることができ、またベンジルアミンを他のアミンと交換することにも成功した。このような配位高分子ナノフィルムは、金属ナノ粒子触媒の担体としての応用が期待できる。2.ニッケルナノ粒子水素発生触媒の担体としての応用:CVD(Chemical Vapor Deposition)法とCLD(Chemical Liquid Deposition)法によりニッケルナノ粒子をZIF-8上に担持した。各種キャラクタリゼーション(BET、XRD、XPS、TEM、ICP)を行った結果、ZIF-8上にニッケルナノ粒子が均一に分散していることが分かった。アンモニアボランの加水分解による水素発生反応に対する、触媒活性を測定したところ、CVD/CLDで合成したニッケル担持触媒は共に、高活性を示すことがわかった。