金沢大学理工研究域物質化学系Division of Material Chemistry, Graduate School of Natural Science and Technology, Kanazawa University ◇ 〒920–1192 石川県金沢市角間町自然科学5号館
近年，MOFをはじめとした多孔性材料を用いた，温室効果ガスであるCO2の分離・回収の研究が盛んに進められている。CO2吸着材料の実用化においては，より機能性の優れた材料の開発や実際に使用される環境を想定した応用研究に加え，CO2の吸着・拡散が材料中でどのように生じ，それがどうガス分離につながるのかを理解することを通じて，構造設計の指針や適切な使用条件を明らかにすることも重要である。本稿では，分子運動の解析を得意とする分光法である固体NMRを用いた，MOF中におけるCO2の吸着・拡散ダイナミクスの解析について解説する。はじめに，CO2のダイナミクス解析の基礎となる固体13C NMR法の理論的背景および分子運動の測定法について，できるだけMOFに限定せず多孔性材料全般に通じるよう説明する。次にそれらを踏まえ，実際にMOF中に吸着したCO2の運動状態を解析した例を紹介する。
The development of porous materials including metal–organic frameworks (MOFs) and zeolites and their application to CO2 separation and storage are important research topics for the sustainability of our society. Understanding the CO2 capture and separation mechanism is essential for improving the gas sorption ability, designing new porous structures, and applications. Solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is a powerful tool to investigate the adsorption and diffusion dynamics of CO2 in porous materials. This review focuses on the solid-state 13C NMR study of CO2 adsorbed in MOFs. The Basic theory of solid-state 13C NMR and the analysis methods of adsorbed CO2 dynamics using chemical shift interaction, spin–lattice relaxation, diffusion NMR, etc. are explained. Then, representative solid-state 13C NMR studies for adsorption and diffusion dynamics of CO2 in MOFs are presented.
キーワード：固体13C NMR；CO2；金属–有機構造体；分子運動；吸着；拡散
Key words: solid-state 13C NMR; carbon dioxide; metal–organic frameworks; molecular motion; adsorption; diffusion
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