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。

在2022年，我们试图使用电化学方法作为评估由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来合成多孔晶体。合成的条件是钾盐成分（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，通过将工作电极放置在基本环境下的原材料溶液中的还原大气中来确认晶体沉淀。合成的环糊精晶体薄膜与先前报道的多孔金属有机结构具有不同的晶体结构，但已显示其具有较大的晶格。此外，同时测量了石英晶体微量平衡法（QCM）和电化学测量结果表明，与晶体沉淀相关的质量增加与水的电化学还原同时降低，因此环糊精晶体会导致由于水还原水的电化学减少而引起的降水量。此外，在反应开始时，电力量与质量增加之间存在线性关系，这表明可以使用这种方法控制膜厚度。另一方面，当晶体膜在一定水平或更高的水平上形成时，共振值是QCM的参数，该参数间接表明该膜在电极表面上的均匀性开始上升，从而导致不均匀的晶体形成，从而无法控制。由于晶体膜洗涤过程的问题，在该测量中尚未实现合成晶体的分子吸附行为，该晶体的分子吸附行为尚未实现。但是，已经建立了QCM评估分子吸附行为的环境。

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