Brand-new nanoporous materials with a liquid-crystal transition point at room temperature for on-site gas supply systems

用于现场供气系统的具有室温液晶转变点的全新纳米多孔材料

基本信息

批准号：
22H01905
负责人：
二村竜祐
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では新奇機能性材料である流動性ナノカーボンを、①『分子ナノカーボンを骨格に有するイオン液体の合成』により達成する。そして、②基礎物性を評価（融点、ガス吸着能、光学特性等）し、独自の手法である③3次元液体構造解析により機能性を分子レベルで明らかにする。さらに最終目標として、④流動性ナノカーボンの相転移現象を能動的に利用することで初めて可能となる、省エネルギーなオンサイトガス分離・貯蔵システムを開発する。1年目の本年度は、特に①と②に注力し、研究を行った。①分子ナノカーボンを骨格に含むイオン液体の合成（担当:二村、関口）アントラセンを骨格中に含むイオン液体の合成を行った。ウルマンカップリング反応を含む3段階の合成法により、トータル収率7％にて目的の化合物を得ることができた。今後、収率の向上を試みる。目的の化合物は室温で液体として得られ、π共役系特有の蛍光発光を示すイオン液体であることを確認した。本手法はアントラセン以外にも、より大きなπ共役系分子を骨格に含むイオン液体に対しても展開可能であり、今後ピレンやテルフェニル、カーボンナノリングなどを用いて検討を行う。②流動性ナノカーボンの基礎物性評価（担当:二村）合成によって得たアントラセンを骨格に含むイオン液体についてDSC測定を行い、相転移挙動を確認した。DSC測定により合成物の融点は70℃付近に存在するが、融解後は室温でも数か月以上の間安定に液体として存在するイオン液体であることが確認できた。この知見は、流動性ナノカーボンの有する液体-結晶相転移に対する非常に重要な知見である。今後は陰イオンの種類を変更することでより低融点を持つ流動性ナノカーボンの合成や、そのガス吸着能について詳細に検討を行う。

在这项研究中，可流动的纳米碳是一种新型的功能材料，将通过“在其骨骼中与分子纳米碳的离子液体合成”来实现。 2）评估基本的物理特性（熔点，气体吸附能力，光学特性等）和3）通过独特的方法在分子水平上阐明功能，3）3D液体结构分析。此外，作为一个最终目标，④将开发出能量的现场气体分离和存储系统，只能通过积极利用流体纳米碳的相变现象来实现。今年，第一年，我们专注于①和②，并进行了研究。 1）在骨骼中含有分子纳米碳的离子液体的合成（负责：Fumimura，Sekiguchi）合成骨骼中含有蒽的离子液体的合成。通过包括ullmann偶联反应在内的三步合成方法以总产率获得7％的总产率。我们将尝试提高未来的产量。已确认靶化合物是在室温下作为液体获得的，是一种离子液体，具有π共轭系统的荧光发射特征。除蒽外，还可以针对含有较大π偶联分子的离子液体开发这种方法，并将在将来使用pyrene，terphenyl，碳纳米含量等研究。 2）对通过合成获得的骨骼中含有蒽的离子液体进行了可流动纳米可流动的基本物理性质评估（负责：Futura）DSC测量，并确认了相变的行为。 DSC测量结果证实了复合材料的熔点约为70°C，但是在熔化后，它是一种离子液体，即使在室温下，它是液体稳定的几个月或更长时间。这一发现是关于可流动纳米碳液的液晶相变的一个非常重要的发现。将来，我们将通过更改阴离子的类型及其气体吸附能力来详细考虑具有较低熔点的可流动纳米碳的合成。