多孔性錯体ネットワークを利用したイオン伝導の自在制御

利用多孔复杂网络自由控制离子传导

• 批准号: 12J01150
• 负责人: 梅山 大樹
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J01150/
• 关键词: 配位高分子; プロトン伝導; 高圧測定; 固液相転移; 多孔性錯体; 多孔性配位高分子

プロトン伝導性配位高分子に高圧を印加し、プロトン伝導度がどのように影響されるかを評価した。また、この配位高分子が示す固液相転移に着目し、液体・ガラス状態の構造についても評価した。高圧下でのプロトン伝導度の評価は、DIA型の油圧プレスに電極を取り付け、in situでインピーダンス測定が行える条件下で行なった。この結果、1 GPaから3 GPaまでの加圧でプロトン伝導度が急速に減少し、常圧に比べおよそ1000倍低くなることが分かった。この現象を解明するため、Spring-8にて高圧下での粉末X線回折測定を行ない、構造評価を行なった。この測定には川井型の圧力発生装置を用い、白色X線を光源として用いた。この結果、配位高分子は1 GPaの加圧で格子の圧縮と同時に結晶性の低下を示すことが明らかとなり、3 GPaでほぼ非晶質化することが分かった。これより、プロトン伝導度の大幅な減少は、圧力による構造の非晶質化と相関があることが分かった。配位高分子の固液相転移に関しては、まず異なる配位高分子の示す相転移挙動の比較を行ない、融解するための必要条件を検討した。その結果、融解する配位高分子に共通してみられる特徴として、構成要素の高いイオン性と、低い配向異方性が液体状態を安定化する鍵であることが見出された。前者は金属イオンと配位子のエンタルピー相互作用、後者は分子配向のエネルギー縮退によってエントロピー安定化を稼いでいる。固液相転移のメカニズムを明らかにするため、液体・ガラス状態の構造についても詳細な解析を行なった。液体状態については融点以上でのNMR測定を行ない、配位結合が動的に交換していることで液体としてのマクロな流動性が現れていることが分かった。ガラス状態についてはPDF解析を行ない、配位子による剛直な架橋構造が存在する、すなわち非晶質な配位高分子構造を保っていることが分かった。

High pressure, high conductivity and low temperature of coordination polymers This coordination polymer shows solid and liquid phase transition, liquid phase transition and structural evaluation. Evaluation of conductivity under high pressure, selection of electrodes for DIA type oil pressure measurement under conditions of operation As a result, the increase in voltage from 1 GPa to 3 GPa decreases rapidly, and the constant voltage is 1000 times lower than that of the voltage. This phenomenon is explained in detail by X-ray reflection measurement of powder under high pressure in Spring-8 and structural evaluation. The measurement of this type of pressure generating device is carried out in the middle and white X-ray light source. As a result, the coordination polymer was reduced in lattice pressure by 1 GPa and decreased in crystallinity by 3 GPa. A large decrease in conductivity and a decrease in stress and amorphization of structures The necessary conditions for solid-liquid phase transition of coordination polymers were discussed. As a result, the common characteristics of the melting coordination polymer, the high and low alignment of the constituent elements, the stability of the liquid state, and the bonding are found The former is the interaction between metal and ligand, while the latter is the stabilization of molecular alignment. The structure of solid-liquid phase transition is analyzed in detail. The liquid state is determined by NMR above the melting point, and the exchange of coordination binding is determined by NMR. The state of the ligand is determined by PDF analysis, and the structure of the ligand is determined by the existence of a rigid bridge. The structure of the amorphous coordination polymer is determined by PDF analysis.

项目成果

Reversible Solid-liquid Phase Transition of Protonic Coordination Polymers

质子配位聚合物的可逆固液相变

• 发表时间: 2014
• 作者: Daiki Umeyama;Satoshi Horike;Munehiro Inukai;Susumu Kitagawa;梅山大樹
• 通讯作者: 梅山大樹

Integration of Intrinsic Proton Conduction and Guest-Accessible Nanospace into a Coordination Polymer

• DOI: 10.1021/ja4051668
• 发表时间: 2013-07-31
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Umeyama, Daiki;Horike, Satoshi;Kitagawa, Susumu
• 通讯作者: Kitagawa, Susumu

Synthesis and Characterization of Coordination-Polymer based Proton Conductors

配位聚合物质子导体的合成与表征

• 发表时间: 2012
• 作者: Daiki Umeyama;Satoshi Horike;Munehiro Inukai;Susumu Kitagawa;梅山大樹;梅山大樹;梅山大樹;梅山大樹;梅山大樹;梅山大樹
• 通讯作者: 梅山大樹

Coordination-Network-Based Ionic Plastic Crystal for Anhydrous Proton Conductivity

• DOI: 10.1021/ja301875x
• 发表时间: 2012-05-09
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Horike, Satoshi;Umeyama, Daiki;Kitagawa, Susumu
• 通讯作者: Kitagawa, Susumu

Proton Conductive Behavior Based on Composite of Porous Coordination Polymer and Nitrogen-containing Compound

基于多孔配位聚合物与含氮化合物复合的质子传导行为

• 发表时间: 2013
• 作者: Daiki Umeyama;Satoshi Horike;Munehiro Inukai;Susumu Kitagawa;梅山大樹;梅山大樹;梅山大樹
• 通讯作者: 梅山大樹