黑料网工学研究科の松田 亮太郎 教授らの研究チームは、気体を溶解する性質が強いパーフルオロカーボン类を用いて、まったく新しい多孔性の金属-有機構造体（Metal-organic Framework: MOF）の合成に成功しました。この惭翱贵结晶は、気体分子の「吸着」「溶解」両方の性质を併せ持ち、「吸着溶解」现象と呼べる新しいメカニズムで気体を捕捉する机能を有することがわかりました。この「吸着溶解」现象を利用して、极めて分离困难な酸素とアルゴンの混合気体から酸素を浓缩し分离できることを明らかにしました。
水や油などの液体は気体分子を溶解して取り込む性质があり、二酸化炭素や有害な気体の分离のために工业利用されています。一方、ゼオライト注5)、活性炭や惭翱贵などの多孔性固体は、内部にナノサイズの细孔を无数に有し、これにより気体分子を吸着する性质を备えています。これらの多孔性固体も、液体と同様に気体を分离する材料として工业利用されています。本研究では、この吸着と溶解の両方の利点を併せ持つ、まったく新しい気体分离材料の开発を目的としました。新开発の惭翱贵（贵-惭翱贵）は、细孔中でパーフルオロカーボン类があたかも液体のように构造を変化させ、酸素分子を捕获する性质を持つことが确认されました。実际に贵-惭翱贵を用いて、极めて分离困难とされる酸素とアルゴンの混合ガスから酸素を分离?浓缩できることを実験的に确かめました。今后、これまで分离困难だった気体の効率的な分离への応用が期待され、脱炭素社会の実现に资する省エネルギー材料への展开が见込まれます。
本研究成果は2024年11月22日付の英科学誌「Nature Communications（ネイチャー?コミュニケーションズ）」オンライン版に掲載されました。
?気体を溶解する性质が强いパーフルオロカーボン注1)类を用いて、まったく新しい多孔性注2)の金属-有機構造体（Metal-organic Framework: MOF）注3)の合成に成功した。
?固体中のナノサイズの细孔に気体分子が「吸着」注4)する现象と、パーフルオロカーボン类が気体を「溶解」する现象の両方を多孔性の惭翱贵结晶中で同时に発现させること（吸着溶解）に成功した。
?この新材料で可能になった「吸着溶解」现象を利用して、分离が极めて难しい酸素とアルゴンの混合気体から効率的に酸素を分离することを実証した。酸素を浓缩し利用する様々な応用分野で利用されることが期待される。
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注１)パーフルオロカーボン：
化学式颁mFnで表される、末端の全てにフッ素原子が结合している炭素锁からなる化合物。
注２）多孔性：
固体内部に気体や液体分子が通过できる微细な空间や穴(细孔)があること。
注３）Metal-Organic Framework(略称 MOF):
金属イオンおよび、金属イオンと配位结合する部位を2箇所以上持つ有机配位子が交互に结合することで生成する多孔性の配位高分子。
注４）吸着：
分子が固体の表面に引き付けられて浓缩される现象。多孔性固体は细孔を多く持つため、体积や重量当たりの表面积(比表面积)が大きいため、多くの分子を吸着することができる。身の回りでは活性炭などの多孔性固体が匂いの元となる分子を吸着する脱臭剤として広く使われている。
注５）ゼオライト：
ケイ素、アルミニウムおよび酸素を主成分とする结晶性の多孔性固体で、吸着や触媒材料として利用されている。
雑誌名：Nature Communications
論文タイトル：Adsorptive-dissolution of O2 into the potential nanospace of a densely fluorinated metal-organic framework
著者：日下 心平(黑料网)、伊藤 有優(黑料网)、堀 彰宏(黑料网)、薄葉 純一(黑料网), Jenny Pirillo (黑料网)、土方 優(黑料网)、馬 運声 (黑料网)、松田 亮太郎(黑料网)
顿翱滨：10.1038/蝉41467-024-54391-测
鲍搁尝：
主着者：
