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 40(1): 9-18 (2023)
doi:10.20731/zeoraito.40.1.9

解説解説

PCP/MOFの構造評価,構造変化の解析,実用化への取り組みStructural Evaluation, Structural Change Analysis and Industrial Application of PCP/MOF

1日本製鉄株式会社Nippon Steel Corporation ◇ 〒293–8511 千葉県富津市新富20–1

2大分大学理工学部共創理工学科応用化学コースApplied Chemistry Course, Department of Integrated Science and Technology, Faculty of Science and Technology, Oita University ◇ 〒870–1192 大分県大分市大字旦野原700番地

受理日:2022年11月7日Accepted: November 7, 2022
発行日:2023年1月31日Published: January 31, 2023
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多孔性金属錯体(Porous Coordination Polymer:PCP,あるいはMetal-Organic Framework:MOF)は多様な構造を構築可能な結晶性の多孔性材料である。骨格構造に加え化学的・物理的性質の設計性が高いことから,ガス吸着・分離に限らず,触媒や磁性,イオン・プロトン伝導など様々な分野への応用的な研究が進められている。一部のPCP/MOFは構造柔軟性を示し,これまでの多孔性材料とは異なる特殊な吸着特性を発現する。PCP/MOF特有の性質を生かした実用化が検討され始めており,産業応用への発展が期待されている。PCP/MOFはゼオライトと同様にX線による構造評価は非常に重要であるが,構造変化に伴い単結晶性が消失することもあり,分子シミュレーションとリートベルト解析の組み合わせによる非単結晶性サンプルの構造決定手法も開発されている。X線構造解析以外にも骨格構造とゲスト分子の局所的な構造解析や相互作用評価のために,赤外・ラマン分光,NMRやEPR測定による分析も行われる。また近年はPCP/MOFの構造変化と特殊な吸着挙動を解析するために,ガス吸着とX線,あるいはラマンなどその他の測定との同時測定等の新たな測定・解析手法の開発が進んでいる。

Porous Coordination Polymer (PCP) and Metal-Organic Framework (MOF) are crystalline porous materials capable of constructing diverse structures. Because of their designability of chemical and physical properties in addition to their framework structures, they are being investigated not only for gas adsorption and separation, but also for catalytic, magnetic, and ionic- and protonic- conductivity applications. Some PCP/MOFs show structural flexibility and develop unique adsorption properties different from those of conventional porous materials, which are expected to develop into industrial applications. The structural characterization of PCP/MOF by X-ray is very important as well as that of zeolite. However, since PCP/MOF may lose its single-crystallinity during structural changes, a method to determine the structure of non-single-crystalline samples by combining molecular simulation and Rietveld refinement has also been developed. In addition, infrared and Raman spectroscopy, NMR, and EPR measurements are also used to evaluate the local structure and interactions between the framework structure and guest molecules. In recent years, new measurement and analysis techniques, which are simultaneous measurement of gas adsorption and other measurements such as X-rays or Raman, have been developed to analyze the correlation between the structural changes and the unique adsorption behavior of PCP/MOF.

キーワード:多孔性配位高分子;金属有機錯体;構造評価;構造柔軟性;ガス吸着

Key words: porous coordination polymer; metal-organic framework; structural analysis; structural flexibility; gas adsorption

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