多孔性錯体ネットワークを利用したイオン伝導の自在制御

利用多孔复杂网络自由控制离子传导

基本信息

批准号：
12J01150
负责人：
梅山大樹
金额：
$ 1.73万
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：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

プロトン伝導性配位高分子に高圧を印加し、プロトン伝導度がどのように影響されるかを評価した。また、この配位高分子が示す固液相転移に着目し、液体・ガラス状態の構造についても評価した。高圧下でのプロトン伝導度の評価は、DIA型の油圧プレスに電極を取り付け、in situでインピーダンス測定が行える条件下で行なった。この結果、1 GPaから3 GPaまでの加圧でプロトン伝導度が急速に減少し、常圧に比べおよそ1000倍低くなることが分かった。この現象を解明するため、Spring-8にて高圧下での粉末X線回折測定を行ない、構造評価を行なった。この測定には川井型の圧力発生装置を用い、白色X線を光源として用いた。この結果、配位高分子は1 GPaの加圧で格子の圧縮と同時に結晶性の低下を示すことが明らかとなり、3 GPaでほぼ非晶質化することが分かった。これより、プロトン伝導度の大幅な減少は、圧力による構造の非晶質化と相関があることが分かった。配位高分子の固液相転移に関しては、まず異なる配位高分子の示す相転移挙動の比較を行ない、融解するための必要条件を検討した。その結果、融解する配位高分子に共通してみられる特徴として、構成要素の高いイオン性と、低い配向異方性が液体状態を安定化する鍵であることが見出された。前者は金属イオンと配位子のエンタルピー相互作用、後者は分子配向のエネルギー縮退によってエントロピー安定化を稼いでいる。固液相転移のメカニズムを明らかにするため、液体・ガラス状態の構造についても詳細な解析を行なった。液体状態については融点以上でのNMR測定を行ない、配位結合が動的に交換していることで液体としてのマクロな流動性が現れていることが分かった。ガラス状態についてはPDF解析を行ない、配位子による剛直な架橋構造が存在する、すなわち非晶質な配位高分子構造を保っていることが分かった。

我们对质子传导配位聚合物施加高压，并评估质子传导性受到的影响。我们还关注了这种配位聚合物表现出的固-液相变，并评估了其在液态和玻璃态下的结构。高压下的质子传导率的评价是在DIA型液压机上安装电极、可进行原位阻抗测量的条件下进行的。结果发现，当压力从1GPa增加至3GPa时，质子传导率迅速降低，并变得比常压下低约1000倍。为了阐明这一现象，我们在 Spring-8 上进行了高压下的粉末 X 射线衍射测量，以评估其结构。该测量使用Kawai型压力发生器，并使用白色X射线作为光源。结果表明，在1 GPa压力下，配位聚合物在晶格压缩的同时结晶度降低，在3 GPa压力下几乎变成非晶态。由此发现，质子传导率的显着降低与压力导致的结构非晶化相关。关于配位聚合物的固液相变，我们首先比较了不同配位聚合物的相变行为并研究了熔融的必要条件。结果发现，熔融配位聚合物的共同特征包括组成元素的高离子性和低取向各向异性，这是稳定液态的关键。前者通过金属离子与配体之间的焓相互作用实现熵稳定，后者通过分子取向的能量简并性实现熵稳定。为了阐明固液相变的机理，我们还对液态和玻璃态的结构进行了详细的分析。关于液态，我们在熔点以上的温度下进行核磁共振测量，发现由于配位键的动态交换而出现液体的宏观流动性。对玻璃态进行PDF分析，发现存在与配体的刚性交联结构，即保持无定形配位聚合物结构。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Reversible Solid-liquid Phase Transition of Protonic Coordination Polymers

质子配位聚合物的可逆固液相变

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Daiki Umeyama;Satoshi Horike;Munehiro Inukai;Susumu Kitagawa;梅山大樹
通讯作者：
梅山大樹

Integration of Intrinsic Proton Conduction and Guest-Accessible Nanospace into a Coordination Polymer

DOI：
10.1021/ja4051668
发表时间：
2013-07-31
期刊：
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
影响因子：
15
作者：
Umeyama, Daiki;Horike, Satoshi;Kitagawa, Susumu
通讯作者：
Kitagawa, Susumu

Synthesis and Characterization of Coordination-Polymer based Proton Conductors

配位聚合物质子导体的合成与表征

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
Daiki Umeyama;Satoshi Horike;Munehiro Inukai;Susumu Kitagawa;梅山大樹;梅山大樹;梅山大樹;梅山大樹;梅山大樹;梅山大樹
通讯作者：
梅山大樹

Coordination-Network-Based Ionic Plastic Crystal for Anhydrous Proton Conductivity

DOI：
10.1021/ja301875x
发表时间：
2012-05-09
期刊：
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
影响因子：
15
作者：
Horike, Satoshi;Umeyama, Daiki;Kitagawa, Susumu
通讯作者：
Kitagawa, Susumu

Proton Conductive Behavior Based on Composite of Porous Coordination Polymer and Nitrogen-containing Compound

基于多孔配位聚合物与含氮化合物复合的质子传导行为

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Daiki Umeyama;Satoshi Horike;Munehiro Inukai;Susumu Kitagawa;梅山大樹;梅山大樹;梅山大樹
通讯作者：
梅山大樹

DOI：
{{ item.doi }}
发表时间：
{{ item.publish_year }}
期刊：
{{ item.journal_name }}
影响因子：
{{ item.factor }}
作者：
{{ item.authors }}
通讯作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

梅山大樹其他文献

北海道日高地域における農業的土地利用が河川水質形成に及ぼす影響

北海道日高地区农业用地对河流水质形成的影响

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kuan Zhang;Akihito Nakanishi; Isao Karube;Daiki Umeyama;梅山大樹;梅山大樹;Yuri Yamazaki;山崎由理;小泉綾香，山崎由理，岡澤宏
通讯作者：
小泉綾香，山崎由理，岡澤宏

Molecular Expansion of Organic-Inorganic Hybrid Perovskites

有机-无机杂化钙钛矿的分子膨胀

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kuan Zhang;Akihito Nakanishi; Isao Karube;Daiki Umeyama;梅山大樹
通讯作者：
梅山大樹

Effects of interforest grazing on forest ecosystem and water environment of basin-Interforest grazing and ecosystem service

林间放牧对流域森林生态系统和水环境的影响-林间放牧与生态系统服务

DOI：
10.21820/23987073.2020.3.36
发表时间：
2020
期刊：
Impact
影响因子：
0
作者：
Kuan Zhang;Akihito Nakanishi; Isao Karube;Daiki Umeyama;梅山大樹;梅山大樹;Yuri Yamazaki
通讯作者：
Yuri Yamazaki