日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
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Zeolite News Letters 19(1): 22-28 (2002)
doi:10.20731/zeoraito.19.1.22

解説解説

金属錯体を用いたマイクロポーラス材料の設計およびその天然ガス吸着材の応用Design of microporous materials using metal complexes and its application to natural gas adsorbents

大阪ガス株式会社開発研究部Research & Development Department, Osaka Gas Co., Ltd. ◇ 〒554-0051 大阪府大阪市此花区酉島6-19-9

発行日:2002年3月10日Published: March 10, 2002
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近年,新しい多孔質材料の開発において金属錯体が注目されており,多孔性骨格を有する錯体は,従来の吸着材である活性炭およびゼオライトに比べて分子(細孔)構造の設計,制御が可能であり,触媒,分離およびガス吸着等の応用面において期待される。本論文では,これまでに開発してきた2種類のジカルボン酸銅錯体についてその合成法,構造,吸着に関する物性および近年クリーンなエネルギーとして注目されている天然ガスの主成分であるメタンの吸着性能について概説する。今回開発した錯体は以下のような特徴を有していた。鋼塩とジカルボン酸の反応より合成された二次元錯体は均一なミクロ細孔およびガス吸着性能を有しており,これらの錯体の構造および特性はジカルボン酸の種類に依存し,これらを変えることにより自由に細孔構造を制御することができる。さらにこれらの二次元錯体の空隙率および吸着性能を改善するために,上記錯体に軸配位子を反応させることにより合成された三次元錯体は,細孔構造は同様に制御が可能であり,空隙率および吸着性能とも二次元錯体に比べて大幅に改善され,メタン吸着量は活性炭の理論限界値を凌駕できる可能性を有する。

A great deal of attention has been directed toward the use of coordination polymers in the design and syntheses of new porous materials. These coordination polymers with open frameworks are widely regarded as attractive materials for applications in catalysis, separation, gas adsorption and molecular recognition. Compared with conventional porous materials such as zeolites or activated carbons, these coordination polymers have the higher potential because of designable framework, high microporosity and flexible framework based on a variety of coordination geometries of metal centers and multifunctionality of bridging organic parts.

In this paper, the gas adsorption properties of two-dimensional metal coordination polymer complexes synthesized by the reaction between copper salts and dicarboxylic acids, and three-dimensional metal complexes synthesized from the two-dimensional polymers and pillar ligands were characterized. The characterization by gas adsorption indicated that these coordination polymers have uniform micropores, high porosities and gas adsorption capacities. These properties depend on the kind of dicarboxylate and by changing it, the porosity and the pore size of polymer can be controlled. The measurements of methane adsorption isotherms revealed that all coordination polymers have methane adsorption capacities and especially three-dimensional polymers synthesized from copper styrene dicarboxylate and copper 4,4-biphenyl dicarboxylate, which have a ideal pore size and distribution for methane adsorption, have higher methane adsorption capacities than that of the theoretical maximum for activated carbon.

Key words: microporous material; metal complex; coordination polymer; copper dicarboxylate; methane adsorbent

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