ソフト多孔性結晶が示す分子認識機構の解明と同位体分離技術への応用展開

1. ゲート吸着挙動に伴う吸着熱の自己抑制能　昨年度の研究で発見した自己熱抑制能が，吸着性能に与える影響を具体的にすべく，実際のCO2/CH4分離工程に着目した検討を行った。ELM-11について評価したところ，断熱条件において，現在最も有望視されている材料(HKUST-1)を大きく上回る分離能を発現することがわかった。さらに，SPCを用いた分離システムの設計を行い，従来プロセスを凌駕する性能を有することを明らかにした。2. Ca錯体の水同位体認識　昨年度の研究において，Ca錯体の真空時，H2O吸着時，およびD2O吸着時におけるXRDパターンに差異があることが明らかになり，Le Bail解析によって格子定数を算出したところ，水吸着によって結晶構造が収縮し，かつその収縮度合いが水同位体間で異なることがわかった。そこで，path integral法を用いたMDシミュレーションを行ったところ，実測結果を定性的に再現することに成功した。3. 構造変形の履歴現象の解析　昨年度の研究において，レイヤー積層型構造を有するSPCの構造変形に履歴が伴うことが明らかとなった。具体的には，合成直後(assyn)の構造を真空加熱処理して得られる構造(degas1)に対し，N2分子を吸脱着させて得られる脱ガス構造がdegas1とは異なる(degas2)というものである。本年度の研究の結果，degas2に対し再度N2を吸脱着させた場合はdegas2に戻るが，degas2に水を吸着させた場合はassynとなって，脱水工程を経て再びdegas1が得られることがわかった。また，各状態について結晶構造解析を行ったところ，degas2やN2吸着構造は類似の積層状態であるのに対し，assynおよびdegas1はそれぞれdegas2とは異なった積層状態にあることが明らかとなった。

1. ゲート吸着挙動に伴う吸着熱の自己抑制能　昨年度の研究で発見した自己熱抑制能が，吸着性能に与える影響を具体的にすべく，実際のCO2/CH4分離工程に着目した検討を行った。ELM-11について評価したところ，断熱条件において，現在最も有望視されている材料(HKUST-1)を大きく上回る分離能を発現することがわかった。さらに，SPCを用いた分離システムの設計を行い，従来プロセスを凌駕する性能を有することを明らかにした。2. Ca錯体の水同位体認識　昨年度の研究において，Ca錯体の真空時，H2O吸着時，およびD2O吸着時におけるXRDパターンに差異があることが明らかになり，Le Bail解析によって格子定数を算出したところ，水吸着によって結晶構造が収縮し，かつその収縮度合いが水同位体間で異なることがわかった。そこで，path integral法を用いたMDシミュレーションを行ったところ，実測結果を定性的に再現することに成功した。3. 構造変形の履歴現象の解析　昨年度の研究において，レイヤー積層型構造を有するSPCの構造変形に履歴が伴うことが明らかとなった。具体的には，合成直後(assyn)の構造を真空加熱処理して得られる構造(degas1)に対し，N2分子を吸脱着させて得られる脱ガス構造がdegas1とは異なる(degas2)というものである。本年度の研究の結果，degas2に対し再度N2を吸脱着させた場合はdegas2に戻るが，degas2に水を吸着させた場合はassynとなって，脱水工程を経て再びdegas1が得られることがわかった。また，各状態について結晶構造解析を行ったところ，degas2やN2吸着構造は類似の積層状態であるのに対し，assynおよびdegas1はそれぞれdegas2とは異なった積層状態にあることが明らかとなった。