ソフト多孔性結晶が示す分子認識機構の解明と同位体分離技術への応用展開

阐明软多孔晶体的分子识别机制及其在同位素分离技术中的应用

基本信息

批准号：
15J05846
负责人：
平出翔太郎
金额：
$ 2.18万
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：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

1. ゲート吸着挙動に伴う吸着熱の自己抑制能　昨年度の研究で発見した自己熱抑制能が，吸着性能に与える影響を具体的にすべく，実際のCO2/CH4分離工程に着目した検討を行った。ELM-11について評価したところ，断熱条件において，現在最も有望視されている材料(HKUST-1)を大きく上回る分離能を発現することがわかった。さらに，SPCを用いた分離システムの設計を行い，従来プロセスを凌駕する性能を有することを明らかにした。2. Ca錯体の水同位体認識　昨年度の研究において，Ca錯体の真空時，H2O吸着時，およびD2O吸着時におけるXRDパターンに差異があることが明らかになり，Le Bail解析によって格子定数を算出したところ，水吸着によって結晶構造が収縮し，かつその収縮度合いが水同位体間で異なることがわかった。そこで，path integral法を用いたMDシミュレーションを行ったところ，実測結果を定性的に再現することに成功した。3. 構造変形の履歴現象の解析　昨年度の研究において，レイヤー積層型構造を有するSPCの構造変形に履歴が伴うことが明らかとなった。具体的には，合成直後(assyn)の構造を真空加熱処理して得られる構造(degas1)に対し，N2分子を吸脱着させて得られる脱ガス構造がdegas1とは異なる(degas2)というものである。本年度の研究の結果，degas2に対し再度N2を吸脱着させた場合はdegas2に戻るが，degas2に水を吸着させた場合はassynとなって，脱水工程を経て再びdegas1が得られることがわかった。また，各状態について結晶構造解析を行ったところ，degas2やN2吸着構造は類似の積層状態であるのに対し，assynおよびdegas1はそれぞれdegas2とは異なった積層状態にあることが明らかとなった。

1. 吸附热自抑制能力与门吸附行为的关系为了阐明去年研究中发现的自热抑制能力对吸附性能的影响，我们针对实际的CO2/CH4 分离过程进行了研究。塔。当评估ELM-11时，发现在绝热条件下它表现出的分离能力远远超过目前最有前途的材料（HKUST-1）。此外，我们使用 SPC 设计了一个分离系统，并证明其性能优于传统工艺。 2. Ca配合物的水同位素识别去年的研究揭示了Ca配合物在真空、H2O吸附和D2O吸附中的XRD图谱存在差异，并且通过Le Bail分析计算出晶格常数，但发现：晶体结构因吸水而收缩，并且收缩程度因水同位素而异。因此，当我们使用路径积分法进行MD模拟时，我们能够定性地再现实际测量结果。 3.结构变形历史现象分析去年的研究表明，SPC具有层状结构，其结构变形是伴随着历史的。具体而言，通过吸附和脱附N 2 分子而获得的脱气结构与通过对刚合成后的结构(assyn)(degas2)进行真空加热而获得的结构(degas1)不同。今年的研究结果发现，当degas2再次与N2吸附解吸时，又恢复为degas2，但当水被degas2吸附时，则变为assyn，脱水过程后又得到degas1。此外，每个状态的晶体结构分析表明，degas2 和 N2 吸附结构具有相似的堆叠状态，而 assyn 和 degas1 各自具有与 degas2 不同的堆叠状态。