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J-GLOBAL ID：201602263045994652   整理番号：16A1295017

定量的構造-物性関係モデルに従った配位子官能基化によるZr(IV)系金属有機骨格のCO₂吸着と分離能の向上

Enhancing CO₂ adsorption and separation ability of Zr(IV)-based metal-organic frameworks through ligand functionalization under the guidance of the quantitative structure-property relationship model

著者 (15件)： Huang Hongliang (Beijing Key Laboratory for Green Catalysis and Separation and Department of Chemistry and Chemical Engineering, College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, PR China) ,  Huang Hongliang (College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, PR China) ,  Huang Hongliang (State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, PR China) ,  Zhang Wenjuan (Beijing Key Laboratory for Green Catalysis and Separation and Department of Chemistry and Chemical Engineering, College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, PR China) ,  Zhang Wenjuan (College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, PR China) ,  Zhang Wenjuan (State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, PR China) ,  Yang Fan (Beijing Key Laboratory for Green Catalysis and Separation and Department of Chemistry and Chemical Engineering, College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, PR China) ,  Wang Bin (Beijing Key Laboratory for Green Catalysis and Separation and Department of Chemistry and Chemical Engineering, College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, PR China) ,  Yang Qingyuan (College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, PR China) ,  Yang Qingyuan (State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, PR China) ,  Xie Yabo (Beijing Key Laboratory for Green Catalysis and Separation and Department of Chemistry and Chemical Engineering, College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, PR China) ,  Zhong Chongli (College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, PR China) ,  Zhong Chongli (State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, PR China) ,  Li Jian-Rong (Beijing Key Laboratory for Green Catalysis and Separation and Department of Chemistry and Chemical Engineering, College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, PR China) ,  Li Jian-Rong (State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, PR China)
資料名： Chemical Engineering Journal  (Chemical Engineering Journal)
巻： 289  ページ： 247-253  発行年： 2016年04月01日 
JST資料番号： D0723A  ISSN： 1385-8947  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： オランダ (NLD)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 定量的構造-物性相関(QSPR)モデルは,MOFのCO₂/N₂2吸着選択性がΔQ_st⁰/φに依存することを証明している(ΔQ_st⁰は,2つの気体の等量吸着熱の差でφはMOFの空隙率である)。このモデルに従い,プラットフォームMOFの[Zr₆O₄(OH)₈(NDC)₆]_n(Zr-NDC,NDC^2-=ナフタレン-2,6-ジカルボン酸塩)の各々の配位子に-NO₂,-NH₂,又は-SO₃H基を導入することで,3つの官能化MOFを設計した。分子シミュレーションを初めて適用して,これらの物質のガス吸着特性を予測した。その結果,これらの官能基を導入することによってCO₂の吸着能力と分離能力を大幅に改善できることがわかった。4,8-ジニトロナフタレン-2,6-ジカルボン酸(H₂NDC-2NO₂)と4,8-ジスルホナフタレン-2,6-ジカルボン酸(H₂NDC-2SO₃H)の配位子を用いて,二つの類似物である[Zr₆(O)₄(OH)₈(NDC-2NO₂)₆]_n(Zr-NDC-2NO₂)と[Zr₆(O)₄(OH)₈(NDC-2SO₃H)₆]_n(Zr-NDC-2SO₃H)を合成し,それらのCO₂捕捉能力を実験的に調べた。Zr-NDCと比較して,Zr-NDC-2NO₂とZr-NDC-2SO₃Hは,官能基を添加することによって細孔サイズが減少するにもかかわらず,明らかにN₂よりも高いCO₂吸着能力および分離選択性を示す。特に,各配位子中に2つの-SO₃H基をグラフト化することにより,Zr-NDC-2SO3Hでの二酸化炭素吸着に関して重量で二倍および容積で三倍吸着能が増加し,CO₂/N₂分離選択性が非常に高くなった。一般的に,MOFの細孔内により多くの官能基あると,それだけ効率が良くなる。これらの機能化されたMOFでは,官能基密度がかなり高く,したがってガス吸着特性に大きな効果が得られた。また,これらの結果は,QSPRモデルが,高いCO₂捕捉性能を持つMOFを設計する上で有用であることを示唆している。Copyright 2017 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.

シソーラス用語： *定量的構造活性相関 ,  *包接化合物 ,  *ジルコニウム化合物 ,  二酸化炭素 ,  シミュレーション ,  *吸着
準シソーラス用語： QSPR ,  *二酸化炭素吸着 ,  吸着能力 ,  *金属-有機骨格 ,  分子シミュレーション

著者キーワード (5件)： CO₂ capture ,  Gas separation ,  Ligand functionalization ,  Molecular simulation ,  Metal-organic framework

分類 (2件)： 吸着剤  (YB03000W) ,  物理的手法を用いた吸着の研究  (CB12043P)

物質索引 (3件)： ナフタレン-2,6-ジカルボン酸 ,  4,8-ジニトロナフタレン-2,6-ジカルボン酸 ,  4,8-ジスルホナフタレン-2,6-ジカルボン酸

タイトルに関連する用語 (11件)： 定量 ,  物性 ,  モデル ,  配位子 ,  官能基化 ,  Zr ,  系 ,  金属有機骨格 ,  CO2 ,  吸着 ,  分離能