配位ナノシートのヘテロ積層化による新二次元材料の開拓

通过配位纳米片异质层开发新型二维材料

基本信息

批准号：
22K05055
负责人：
高田健司
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo University of Science
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-22K05055/
关键词：
配位高分子ナノシートジチオレン錯体半導体

项目摘要

令和4年度は、逐次的界面錯形成法によるビス（テルピリジン）錯体ナノシートのヘテロ積層体の成長過程を明らかにするとともに、ベンゼンヘキサチオール(BHT)とマンガン(II)イオンを配位子とした配位ナノシートMnBHTの金属交換反応(トランスメタル化)により別の金属種の配位ナノシートに変換できることを見出した。テルピリジン配位子のジクロロメタン溶液とFe(II)イオン水溶液およびCo(II)イオン水溶液を、互いに交わらない二相界面で逐次的に反応させることで、配位ナノシートヘテロ積層体Fe/Co-tpyを作製した。二層目のCo-tpyの成長過程を反応時間とFe/Co比のから追跡し、反応時間に応じて2層目の厚みが制御できることを見出した。一方、BHTのジクロロメタン溶液を用いた逐次的界面錯形成法により配位ナノシートヘテロ積層体の作製を試みた。第1の金属イオンとしてMn(II)を用い、第2の金属イオンとしてCu(II)イオンを用いたところ、1段階目の反応で作製したMnBHT中のMnイオンがCuで置換されたtmCuBHTが生じた。そこで、MnBHTを修飾したシリコン基板をCu(II)イオン水溶液に浸漬したところ、SEM/EDS分析により、ほぼ定量的にMnがCuに交換されていることがわかった。さらに、Cu(II)イオンの他Co(II), Ni(II), Zn(II)イオンを用いた場合も効率よくトランスメタル化が進行することを見出した。特にCu(II)イオンへのトランスメタル化は速やかに進行し、濃度が5 mMのCu(II)イオン水溶液を厚みが100 nm程度であるMnBHTに接触させると5分以内に反応が完結することを見出した。

在2020财年，我们将使用连续界面络合方法阐明双（三联吡啶）复合纳米片的杂层体的生长过程，并研究使用苯六硫醇（BHT）和锰（II）离子作为配体的生长过程。 MnBHT的配位纳米片可以通过金属交换反应（金属转移）转化为其他金属物种的配位纳米片。通过三联吡啶配体的二氯甲烷溶液与Fe(II)离子水溶液和Co(II)离子水溶液在彼此不相交的两相界面上依次反应，制备了配位纳米片异质叠层Fe/Co -tpy 已创建。我们根据反应时间和Fe/Co比跟踪了Co-tpy第二层的生长过程，发现第二层的厚度可以根据反应时间进行控制。另一方面，我们尝试使用 BHT 的二氯甲烷溶液，采用连续界面络合方法来制造配位纳米片异层压板。当使用Mn(II)作为第一金属离子并且使用Cu(II)离子作为第二金属离子时，得到tmCuBHT，其中在第一步反应中产生的MnBHT中的Mn离子被Cu取代。因此，当将用MnBHT改性的硅基板浸入Cu(II)离子水溶液中时，SEM/EDS分析表明Mn几乎与Cu进行定量交换。此外，我们发现，除了Cu(II)离子之外，当使用Co(II)、Ni(II)或Zn(II)离子时，金属转移可以有效地进行。特别是，向Cu(II)离子的金属转移反应进展迅速，当浓度为5 mM的Cu(II)离子水溶液与厚度约为100 nm的MnBHT接触时，反应在5分钟内完成我发现了。