噴霧を用いた多孔性配位高分子の連続合成および形態制御
大学院先進理工系科学研究科 久保 優 助教産業分類 ： 学術研究，専門・技術サービス業
アピールポイント
● 多孔性配位高分子（Metal-organic framework, MOF）の大量生産を目指した連続合成
● 噴霧液滴を利用することでMOF粒子の連続合成のみならず機能性ナノ粒子との複合、薄膜作製が可能
● 従来のプロセスと比べ大幅に反応時間の短縮・プロセス工数の軽減ができ、大量生産へ展開可能
アピールポイント
● 多孔性配位高分子（Metal-organic framework, MOF）の大量生産を目指した連続合成
● 噴霧液滴を利用することでMOF粒子の連続合成のみならず機能性ナノ粒子との複合、薄膜作製が可能
● 従来のプロセスと比べ大幅に反応時間の短縮・プロセス工数の軽減ができ、大量生産へ展開可能
研究者のねらい
金属イオンと有機配位子から構成される多孔性配位高分子（Metal-organic framework, MOF）は非常に高い比表面積を有する新規多孔質材料である。従来MOFは高温での長い反応時間・分離工程が必要なバッチプロセスで合成されているが、より省エネルギー・低コストなプロセスとして連続合成プロセスの開発が求められている。本研究では噴霧を用いたプロセスにより、MOFの連続合成を達成するだけでなく、機能性ナノ粒子との複合材料、MOF薄膜の作製を目的とした。この簡便なプロセスにより、MOF粒子、MOF-ナノ粒子複合材料、MOF薄膜をMOFの高い多孔質特性を維持ししたまま、短時間で合成可能となった。
研究内容
本研究のプロセスでは、MOF前駆体の金属イオンと有機配位子の溶液を噴霧・乾燥することで簡便に球状MOF粒子、MOF-ナノ粒子複合材料、MOF薄膜を連続合成することが可能である。
従来法と同等の高い多孔質特性を維持したMOF粒子を連続的に合成することが可能である。
溶液中に機能性ナノ粒子（例: 磁性ナノ粒子など）を添加することにより、ナノ粒子の持つ機能性も発現する複合材料の合成が可能である。
噴霧を加熱した平面基板上に行うことにより、MOF薄膜を基板上に短時間で成膜することが可能である。
備考
【論文】
M. Kubo, T. Saito, and M. Shimada, Microporous Mesoporous Mater. 245 (2017) 126-132.
M. Kubo, R. Moriyama, and M. Shimada, Microporous Mesoporous Mater. 280 (2019) 227-235.
