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
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 25(3): 102-108 (2008)
doi:10.20731/zeoraito.25.3.102

解説解説

固体NMRによる多孔質材料のナノ空間における分子の運動の解析Solid-state NMR study of dynamics of molecules confined in a nanospace of porous materials

産業技術総合研究所計測フロンティア研究部門Research Institute of Instrumentation Frontier, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) ◇ 〒305-8565 茨城県つくば市東1-1-1 つくば中央第5

受理日:2008年6月17日Accepted: June 17, 2008
発行日:2008年9月10日Published: September 10, 2008
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ナノ空間における分子の挙動はバルクの状態とは大きく異なる。本稿では,多孔質材料のナノ空間における分子の運動に着目して,我々が固体NMRで得た研究成果を紹介した。固体NMRは原子・分子レベルのミクロな測定手法であり,局所構造およびダイナミクスを調べる有力な手法である。ダイナミクスにおいては,サブナノ秒から秒におよぶ広い時間領域の運動について調べることができ,他の分析手法では得られない情報を与えてくれる。液体をメソ多孔体中に導入するとバルクの融点以下でも凍らない。この現象を利用してFSM-16のメソ孔内に導入した水,ベンゼンの不凍部分のNMRシグナルを観測することにより,細孔径分布や内表面の性質を知ることができた。サイズの異なる細孔を持つZSM-5,AlPO4-5,FSM-16におけるp-ニトロアニリンのダイナミクスを調べ,その運動モードと運動の速さを決定した。細孔のサイズや内表面の性質,カチオンや共存分子がゲスト分子の運動に影響を与えていた。塩基性分子であるアセトニトリルのAlPO4-5中での運動モードと運動の速さを決定し,内表面の吸着点の存在を示唆した。

Behavior of molecules confined in a nanospace is much different from that of the bulk state, and affects the function of porous materials. This article presents our solid-state NMR research results on dynamics of molecules confined in a nanospace of porous materials. Solidstate NMR is a microscopic technique at atomic and molecular levels, and is very useful to study local structures and dynamics. It can cover a wide dynamic rage from subnanoseconds to seconds, and can give us information unavailable by other techniques. The melting point lowers when liquid is introduced in mesopores. By utilizing this phenomenon, NMR observation of the unfrozen water and benzene in FSM-16 gave us pore size distribution and properties of the inner surface. We studied dynamics of p-nitroaniline molecules confined in ZSM-5, AlPO4-5 and FSM-16, which have different pore sizes with each other, and determined the motional mode and rate. The motions of the guest molecules are affected by the pore size, the properties of the inner surface, extra-framework cations and coexisting molecules. We studied dynamics of basic molecules such as acetonitrile in AlPO4-5, and determined the motional mode and rate. This study suggested the presence of the adsorbed sites for acetonitrile molecules on the inner-surface of AlPO4-5. In summary, detailed information on dynamics of molecules confined in a nanospace of porous materials have been obtained by applying solid-state NMR techniques.

キーワード:固体NMR;ダイナミクス;多孔質材料;ナノ空間;ゲスト分子

Key words: Solid-state NMR; Dynamics; Porous materials; Nanospace; Guest molecule

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