Chemistry of MOF based Thin Layer Materials for Synergistic Purification

用于协同纯化的 MOF 基薄层材料的化学

基本信息

批准号：
20F20074
负责人：
北川進
金额：
$ 1.22万
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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20F20074/
关键词：
多孔性配位高分子分離材料ナノ空間化学錯体化学分離機構

项目摘要

多孔性配位高分子(Porous Coordination Polymers: PCP)は、金属イオンと多座配位子からなる結晶性を有した無機－有機ハイブリッド材料であり、活性炭やゼオライト等に続く新しい多孔性材料として近年盛んに研究が行われている材料群である。本研究では複数混合系からの単成分を効率的な分離を可能とする材料開発を目的とした。本共同研究ではまず、材料の開発を行った。その中で、二次元レイヤー構造を有する[Zn(SiF6)(bpe)]を新規に見出した。[Zn(SiF6)(bpe)]の吸着特性を調べると、アセチレン吸着に対して多段階の可逆的な構造変化を伴う吸着のステップがあることがわかった。ガス導入下におけるX線回折測定実験や理論計算による検討から、吸着に伴う構造変化の機構について詳細な検討を行い、高い親和性を有するアセチレン吸着の機構を解明した。この材料は、従来難しいと知られてきた二酸化炭素やエチレンの混合ガスからのアセチレン分離を可能とすることがわかった（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 133, 20546.）。この発見を基盤として、さらに構造の局所的な柔軟性を活用した分離材料や、骨格に電子供与性分子を取り入れた柔軟構造を有する分離材料の開発も行った。開発したこれらの材料はどちらも、ゲスト選択的なゲートオープン型の吸着挙動や、大きなヒステリシスを伴うガス吸着など、非常に興味深いガス吸着挙動を示すことがわかった。これらの材料のガス吸着分離性能の構造や機構についても、X線構造解析やガス分離性能評価装置を用いて詳細に解析を行った。これらの成果を纏めて２報の論文を2022年内に投稿予定である。

多孔配位聚合物（PCP）是由金属离子和多齿配体组成的结晶无机-有机杂化材料，是近年来继活性炭和沸石之后被广泛应用的一类新型多孔材料。这项研究的目的是开发能够从多个混合系统中有效分离单一成分的材料。在这项联合研究中，我们首先开发了这种材料。其中，我们新发现了具有二维层状结构的[Zn(SiF6)(bpe)]。当我们研究[Zn(SiF6)(bpe)]的吸附特性时，我们发现乙炔吸附存在涉及多步可逆结构变化的吸附步骤。基于气体引入下的X射线衍射测量实验和理论计算，我们对吸附相关的结构变化机理进行了详细研究，并阐明了乙炔高亲和力吸附的机理。人们发现，这种材料使得从二氧化碳和乙烯的混合气体中分离乙炔成为可能，而这在以前是困难的（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 133, 20546.）。基于这一发现，我们还开发了利用结构局部柔性的分离材料，以及具有将供电子分子纳入其主链的柔性结构的分离材料。人们发现这两种开发的材料都表现出非常有趣的气体吸附行为，包括客体选择性开门吸附行为和具有大滞后的气体吸附。利用X射线结构分析和气体分离性能评价设备，对这些材料的结构和气体吸附分离性能的机理进行了详细分析。我们计划在 2022 年提交两篇论文来总结这些结果。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Control of local flexibility towards p-xylene sieving in Hofmann-type porous coordination polymers

霍夫曼型多孔配位聚合物中对二甲苯筛分的局部灵活性控制

DOI：
10.1039/d0cc03854g
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
4.9
作者：
Shivanna Mohana;Otake Ken;Zheng Jia;Sakaki Shigeyoshi;Kitagawa Susumu
通讯作者：
Kitagawa Susumu

Host-Guest Interaction Modulation in Porous Coordination Polymers for Inverse Selective CO2/C2H2 Separation

多孔配位聚合物中主客体相互作用调节用于反向选择性 CO2/C2H2 分离

DOI：
10.1002/anie.202016673
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Gu Yifan;Zheng Jia‐Jia;Otake Ken‐ichi;Shivanna Mohana;Sakaki Shigeyoshi;Yoshino Haruka;Ohba Masaaki;Kawaguchi Shogo;Wang Ying;Li Fengting;Kitagawa Susumu
通讯作者：
Kitagawa Susumu

Host-Guest Interaction Modulation in Porous Coordination Polymers for Inverse Selective CO2/C2H2 Separation

多孔配位聚合物中主客体相互作用调节用于反向选择性 CO2/C2H2 分离

DOI：
10.1002/anie.202016673
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Gu Yifan;Zheng Jia‐Jia;Otake Ken‐ichi;Shivanna Mohana;Sakaki Shigeyoshi;Yoshino Haruka;Ohba Masaaki;Kawaguchi Shogo;Wang Ying;Li Fengting;Kitagawa Susumu
通讯作者：
Kitagawa Susumu

A flexible coordination network exhibiting water vapor-induced reversible switching between closed and open phases

灵活的协调网络，表现出水蒸气引起的闭相和开相之间的可逆切换