芳香環カプセルを活用した揮発性有機化合物の分子変換法および捕捉技術の開発

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工業由来の揮発性有機化合物（VOC）であるベンゼン誘導体に対する芳香環カプセルの捕捉能を調査した。カプセル固体は、結晶化や高温での真空引きなどの前処理を必要とせず、揮発したベンゼンやトルエン、キシレンなどのベンゼン誘導体を常温・常圧・1時間でカプセル1分子あたり最大3.5分子捕捉した。カプセルは水中にて内部空間にキシレンを最大2分子しか捕捉できないため、固体状態ではカプセル間の隙間にもVOCを捕捉できることが考えられる。次に、カプセル固体は、π-π相互作用を駆動力として、ベンゼンとシクロヘキサンからベンゼンを90%、トルエンとメチルシクロヘキサンからトルエンを86%の選択性で捕捉した。さらに、既存固体材料では識別困難なメチル基の数に対する選択性を示した。０、1、２つのメチル基を持つベンゼン、トルエン、o-キシレンの混合物の中から、o-キシレンを85%の選択性で捕捉した。カプセルを構築するアントラセンパネルとメチル基間に働くCH-π相互作用が重要な相互作用であると考え得られる。芳香環カプセル固体の詳細なVOC捕捉能を調査すると、捕捉したVOCの揮発性を顕著に抑制できることが明らかになった。ベンゼン、トルエン、o-キシレンを捕捉したカプセル固体を100℃で1時間真空引きした結果、室温で真空引きした際と同等の捕捉量および比率となり、VOCを強く捕捉できる空間により100％の揮発抑制が可能であった。また、その強力なVOC捕捉能を活用して、320 ppmの希薄条件においてo-キシレンを最大60%回収することに成功した。さらに、剛直で安定な構造をもつカプセルは、最低5回以上VOC捕捉を繰り返すことができた。