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代替エネルギー材料
金属有機構造体(MOF) | ||
金属有機構造体（MOF：Metal Organic Frameworks）は、金属と有機リガンドが相互作用することで、活性炭やゼオライトをはるかに超える高表面積を持つ多孔質の配位ネットワーク構造をもつ材料で、ガス吸着や分離技術、センサーや触媒などへの応用が期待されている三次元ミクロポーラス材料です1-3。
一般に、MOF は、塩基の存在下でソルボサーマル条件または水熱条件の下で合成されます。多くのMOFは、純粋なN,N-ジエチルホルムアミド（DEF）またはN,N-ジメチルホルムアミド（DMF）溶媒中で調製されますが、これらは高温で分解して緩やかにアミン塩基を生成し、これがリンカーの有機官能基を脱プロトン化して金属有機クラスターを生成します。
1,3,5-トリス（4-カルボキシフェニル）ベンゼン（BTB）はMOFのビルディングブロックです。BTBは近年、表面積が非常に広いMOFを作るリンカーとして使用されています。77 Kで7.5 %という極めて高い水素吸蔵能力を持つ水素吸着材料「MOF-177」（表面積：約 5000 m3/g）は、そのようなMOFの一例です4。
代表的なMOFの合成方法
弊社では高性能MOFであるMOF-1778、UMCM-1505、meso-MOF-16、NOTT-1017などの合成に最適な金属塩、溶媒、MOFリンカー化合物を取り揃えております。また、季刊誌「Material Matters Vol.4 No.4」や「ChemFiles Vol.9 No.2」にもMOFに関する記事が掲載されております。水素貯蔵材料にはこのほかに、アンモニア-ボラン錯体や、金属水素化物、金属合金がございます。ぜひご利用下さい。
| 名称 | 構造式 | Aldrich 製品番号 |
|---|---|---|
| [1,1’:4’,1’’]Terphenyl- 3,3’’,5,5’’-tetracarboxylic acid | ![[1,1’:4’,1’’]Terphenyl- 3,3’’,5,5’’-tetracarboxylic acid構造式](/etc/medialib/countries/japan/materialscience/images/716502.Par.0001.Image.185.gif) |
716502 |
| Biphenyl-3,4’,5-tricarboxylic acid, 96% |  |
714747 |
| 2,5-Diaminoterephthalic acid, ≥ 95% |  |
717312 |
| 1,2,4,5-Tetrakis(4-carboxyphenyl)benzene, ≥ 98% |  |
715298 |
| 1,3,5-Tris(4'-carboxy[1,1'-biphenyl]-4-yl)benzene, TCBTB, 95% |  |
706884 |
| 1,3,5-Tris(4-carboxyphenyl)benzene, BTB, ≥ 98%, ≤ 20 wt. % solvent |  |
686859 |
| 2,5-Dihydroxyterephthalic acid, DHBDC, 98% |  |
382132 |
| 2,6-Naphthalenedicarboxylic acid, 99% |  |
523763 |
| Terephthalic acid, BDC, 98% |  |
185361 |
| Trimesic acid, BTC, 95% |  |
482749 |
| Imidazole, 99% |  |
I202 |
| 2-Methylimidazole, 99% |  |
M50850 |
| Zn(NO3)2・6H2O, 99.999% | 230006 | Cu(NO3)2・2.5H2O, ≧99.99% | 467855 |
| Ni(NO3)2・6H2O, 99.999% | 203874 | Co(NO3)2・6H2O, 99.999% | 203106 |
| Mg(NO3)2・6H2O, 99.999% | 203696 | Al(NO3)3・9H2O, 99.997% | 229415 |
| Cu(NO3)2・xH2O, 99.999% | 229636 |
| 製品名 | 性質 | 表面積 (m2/g) | 製品番号 |
|---|---|---|---|
| Basolite™ F300 Iron benzene – 1,3,5-tricarboxylate |
親水性MOF （200℃で再活性） |
1300 – 1600 | 690872 |
| Basolite™ A100 Aluminum terephthalate |
親水性MOF （200℃で再活性） |
1100 – 1500 | 688738 |
| Basolite™ C300 Copper benzene - 1,3,5-tricarboxylate |
親水性MOF （200℃で再活性） |
1500 – 2100 | 688614 |
| Basolite™ Z1200 2-Methylimidazole zinc |
有機親和性ZIF(Zeolite Imidazolate Frameworks) （100℃で再活性） |
1300 – 1800 | 691348 |
Basolite is a trademark of BASF SE
Basolite™の金属イオンとリンカーの種類
＜MOFと他の材料との比較＞
ゼオライト：MOFはほぼ一桁高い表面積をもち、死容量がありません。また、高い吸着容量と低い脱離エネルギーをもち、その構造は非常に多彩です。金属原子は原子レベルで分散し、触媒活性を示します。
シリカ：MOFは非常に高い表面積と優れた吸着特性を持っています。
アルミナ：親水性MOFは一桁以上の高表面積と低い脱離エネルギーを持ち、水に対して可逆的に安定です。
References
- For a review issue regarding MOF applications see: Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1201.
- Fundamentals of H2 binding and reactivity on transition metals underlying hydrogenase function and H2 production and storage. Kubas, G. J., Chem. Rev.,, 2007 107, 4152.
- Understanding inflections and steps in carbon dioxide adsorption isotherms in metal-organic frameworks. Walton, K. S., et al., J. Am. Chem. Soc., 2008 130, 406.
- Exceptional H2 saturation uptake in microporous metal-organic frameworks. Wong-Foy, A. G., et al., J. Am. Chem. Soc., 2006 128, 3494.
- Wong-Foy, A. G.; Lebel, O.; Matzger, A. J. J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 15740.
- Wang, X.-S.; Ma, S.; Sun, D.; Parkin, S.; Zhou, H.-C. J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 16474.
- Lin, X.; Telepeni, I.; Blake, A. J.; Dailly, A.; Brown, C. M.; Simmons, J. M.; Zoppi, M.; Walker, G. S.; Thomas, K. M.; Mays, T. J.; Hubberstey, P.; Champness, N. R.; Schröder, M. J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 2159.
- Chae, H. K.; Siberio-Pérez, D. Y.; Kim, J.; Go, Y.; Eddaoudi, M.; Matzger, A. J.; O'Keef e, M.; Yaghi, O. M. Nature 2004, 427, 523.
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