導電性メソポーラスカーボン中に高活性触媒を担持したナノ複合電極の開発と評価

导电介孔碳负载高活性催化剂纳米复合电极的开发与评价

基本信息

批准号：
03J01606
负责人：
古川博康
金额：
$ 1.41万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

ガス吸蔵、分離・分析、さらには不均一場における高触媒活性など、多孔性材料に要求される機能は多岐に渡る。必要とされる機能に適した有機基をあらかじめ合成し、その後、それらの有機化合物を「適当な節」を使うことによって繋ぐことができれば、有機基の持つ利点を最大限に生かした多孔性材料の設計が可能になる。本研究では、比較的高い配位数を持ち、かつ扱いやすい遷移金属として銅、亜鉛、コバルトなどを節に見立て、末端にカルボキシル基を有する有機化合物と組み合わせた、秩序性の高い金属-有機骨格(MOF)を構築した。なお、これらの評価には単結晶X線構造解析を主に用いた。MOF類の合成条件は、用いる金属や有機化合物により大きく変化したが、似たような構造を有する有機化合物を用いて、類似の合成を多数行った結果、経験的ながらも、効果的な結晶作製法を確立することができた。また、有機分子に様々な置換基を導入することにより、得られるMOFの構造が大きく変わることも、新たに見いだした。従来、結晶構造にほとんど変化を及ぼさないと考えられていたMe基でさえ、二次元的なMOFを三次元ネットワークへと成長する駆動力になりうることを示した点は、新たなトポロジーを有するMOFを設計する際にも有効な知見になるであろう。現時点では、得られた化合物の比表面積や触媒活性などの評価はできていないが、結晶構造解析の結果がガス分子や比較的小さな有機分子がアクセスしうる十分な空間を有していうることから、ガス吸蔵材料や分離分析用の担体としても利用できる可能性は極めて高いものと予想される。

多孔材料需要具有多种功能，例如气体存储、分离/分析，甚至非均相领域的高催化活性。如果可以预先合成适合所需功能的有机基团，然后使用“适当的结”连接这些有机化合物，则可以创建充分利用有机基团优势的多孔材料。在本研究中，我们使用铜、锌、钴等配位数较高且易于处理的过渡金属作为节点，将它们与末端具有羧基的有机化合物结合在一起，形成了构建了高度有序的金属有机框架（MOF）。注意，这些评价主要使用单晶X射线结构分析。 MOF 的合成条件根据所使用的金属和有机化合物的不同而有很大差异，但通过使用具有相似结构的有机化合物进行许多类似的合成，我们发现，尽管凭经验，我们能够有效地生产晶体定律。已确立的。我们还新发现，通过在有机分子中引入各种取代基，可以显着改变所得MOF的结构。这表明，即使是以前被认为晶体结构变化不大的Me基团，也可以成为将二维MOF生长成三维网络的驱动力，从而具有新的拓扑结构。在设计 MOF 时很有用。目前还无法评估所得化合物的比表面积或催化活性，但晶体结构分析结果表明其具有足够的空间可供气体分子和相对较小的有机分子进入。其作为储气材料或分离分析载体的可能性极高。