金属ー有機構造体を鋳型にしたシクロデキストリン薄膜の分子吸着動的メカニズムの解明

以金属有机骨架为模板阐明环糊精薄膜分子吸附的动力学机制

• 批准号: 22K04751
• 负责人: 水野 陽介
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kanagawa Institute of Industrial Sclence and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04751/
• 关键词: シクロデキストリン; 金属有機構造体; EQCM; 電解析出; QCM; 分子吸着; 多孔質材料

令和4年度はγーシクロデキストリンとカリウムから構成された多孔質結晶の分子吸着挙動を評価する前段階として、電気化学的な手法による多孔質結晶の合成を試みた。合成条件としては、カリウム塩組成（炭酸カリウム、水酸化カリウム、硝酸カリウム）やpH、メタノール濃度、電気化学測定条件を検討した。その結果、塩基性環境下の原料溶液中において作用極を還元雰囲気にすることで結晶の析出が確認された。合成されたシクロデキストリン結晶膜は、これまでに報告されている多孔質性の金属-有機構造体とは結晶構造が異なるが、大きな結晶格子を持つことを明らかにしている。また、水晶振動子マイクロバランス法(QCM)と電気化学測定の同時測定により、結晶の析出に伴う質量増加が水の電気化学的還元と同時であることから、水の電気化学的還元に伴いシクロデキストリン結晶が析出を誘起することを明らかにしている。さらに反応初期は電気量と質量増加には直線的な関係が得られており、本手法で膜厚の制御が可能であることが示唆された。一方で結晶膜が一定以上形成されると、電極表面の膜の均一性を間接的に示すQCMのパラメータである共振抵抗値が上昇し始め、不均一な結晶形成が起こり制御不可能になることを明らかにしている。シクロデキストリン結晶膜合成後に部分的に行う予定であった、合成した結晶膜の分子吸着挙動の評価は結晶膜の洗浄工程の問題から、本測定には至っていない。しかし、QCMによる分子吸着挙動の評価環境については構築済みである。

2020年，我们尝试使用电化学方法合成多孔晶体，作为评估由γ-环糊精和钾组成的多孔晶体的分子吸附行为的初步步骤。对于合成条件，我们研究了钾盐组成（碳酸钾、氢氧化钾、硝酸钾）、pH、甲醇浓度和电化学测量条件。结果，当将工作电极放置在碱性环境下的原料溶液中的还原气氛中时，确认了晶体的析出。合成的环糊精结晶膜具有与先前报道的多孔金属有机结构不同的晶体结构，但已揭示其具有大的晶格。另外，石英晶体微天平法(QCM)和电化学测量的同时测量表明，伴随晶体沉淀的质量增加与水的电化学还原一致，表明糊精晶体诱发沉淀。此外，在反应早期，电量与质量增加之间存在线性关系，表明可以使用该方法控制膜厚度。另一方面，当晶体膜形成超过一定程度时，谐振电阻值（间接表示电极表面膜均匀性的QCM参数）开始上升，导致晶体形成不均匀，导致晶体形成不均匀。变得无法控制。原计划在环糊精结晶膜合成后部分进行的对合成结晶膜的分子吸附行为的评价由于结晶膜清洗过程中的问题而尚未完成。然而，使用 QCM 评估分子吸附行为的环境已经建立。

项目成果

陰極還元堆積法によるシクロデキストリン系金属-有機構造体の合成

阴极还原沉积法合成环糊精基金属有机骨架材料

• 发表时间: 2022
• 作者: 水野 陽介;祖父江 和治
• 通讯作者: 祖父江 和治