Suman Chandra, Tanay Kundu, Sharath Kadambeth, Ravichandar BabaRao, Yosesh Marathe, Shrikant M. Kunjir, and Rahul Banerjee
J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (18), pp 6570–6573 DOI: 10.1021/ja502212v
タイトル中で(-N=N-)と強調されているのも珍しいと思いますが,アゾベンゼンというと光異性化機能に注目した研究が多い中,今回の研究ではリン酸とアゾ基の反応が話のポイントとなっています.
金属イオンと多座配位子から成る「MOF」の科学が大きな注目を受けていますが、一方でCOF(Covalent Organic Frameworks)というものも登場しています。こちらは、全体が有機分子の共有結合だけで成るネットワーク状の材料です。この論文は、そのCOFをプロトン伝導材料に応用したというものです。
まず,以下のような反応によって,非常に安定性の強い3D構造のCOFが作られます.実際のCOFは、この六角形が並んだハニカム構造のシートが、多数積み重なった構造です。実際に構造をPC上で一つ一つの結合を描いていくと,どこか一か所反転してもとん挫することが実感できるので,このようなCOF構造が自然に組みあがるというだけでも驚きです.
この構造に対してリン酸を作用させると下図に示したように空間にドープされ,これは高いプロトン伝導機能を示すことがわかりました.-N=N-の代わりに-C=C-のスチルベン誘導体を用いた場合はこのドーピングが起こりませんし,ドープされていない構造のままではプロトン伝導度はほぼゼロです.
また,著者らは,2次元構造ではなく3次元構造であることも,高い性能を示す重要な要因であるとしており,今後の材料開発において役に立つ知見がいくつも得られたといえます.
<補足> *この研究の着想となった論文を引用しています. Halasz, I.; Luvic, K.; Vancik, H. Acta Crystallogr. 2007, C63, o61.
*プロトン伝導度測定について,Supporting Informationにて写真も含めて説明されています.
*プロトン伝導材料としてはナフィオン膜がベンチマークとされていますが,コストがかかることや,燃料電池における作動温度で機能が下がることが欠点として挙げられ,克服するための研究開発が行われています.
J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (18), pp 6570–6573 DOI: 10.1021/ja502212v
タイトル中で(-N=N-)と強調されているのも珍しいと思いますが,アゾベンゼンというと光異性化機能に注目した研究が多い中,今回の研究ではリン酸とアゾ基の反応が話のポイントとなっています.
金属イオンと多座配位子から成る「MOF」の科学が大きな注目を受けていますが、一方でCOF(Covalent Organic Frameworks)というものも登場しています。こちらは、全体が有機分子の共有結合だけで成るネットワーク状の材料です。この論文は、そのCOFをプロトン伝導材料に応用したというものです。
まず,以下のような反応によって,非常に安定性の強い3D構造のCOFが作られます.実際のCOFは、この六角形が並んだハニカム構造のシートが、多数積み重なった構造です。実際に構造をPC上で一つ一つの結合を描いていくと,どこか一か所反転してもとん挫することが実感できるので,このようなCOF構造が自然に組みあがるというだけでも驚きです.
この構造に対してリン酸を作用させると下図に示したように空間にドープされ,これは高いプロトン伝導機能を示すことがわかりました.-N=N-の代わりに-C=C-のスチルベン誘導体を用いた場合はこのドーピングが起こりませんし,ドープされていない構造のままではプロトン伝導度はほぼゼロです.
また,著者らは,2次元構造ではなく3次元構造であることも,高い性能を示す重要な要因であるとしており,今後の材料開発において役に立つ知見がいくつも得られたといえます.
<補足> *この研究の着想となった論文を引用しています. Halasz, I.; Luvic, K.; Vancik, H. Acta Crystallogr. 2007, C63, o61.
*プロトン伝導度測定について,Supporting Informationにて写真も含めて説明されています.
*プロトン伝導材料としてはナフィオン膜がベンチマークとされていますが,コストがかかることや,燃料電池における作動温度で機能が下がることが欠点として挙げられ,克服するための研究開発が行われています.