JP2011178749A - Method for producing organometallic complex - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high-purity organometallic complex having high crystallinity and storing/discharging a relatively large amount of hydrogen within a temperature range of about room temperature. <P>SOLUTION: The organometallic complex [Cu<SB>2</SB>(pyridine-3,5-dicarboxylate)<SB>2</SB>]<SB>n</SB>is preferably obtained through: a first step of dissolving a raw material component in a solvent so as to obtain a solution; a second step of adding acetic acid or formic acid to the solution; a third step of heating the solution at 50-140°C for 24-168 hr so as to obtain a reaction product; a fourth step of purifying the reaction product; and a fifth step of removing a guest molecule from the purified reaction product. In the fourth step, the reaction product is immersed in an immersion solution prepared by adding acetic acid to the solvent, and an ultrasonic wave is applied to the immersion solution. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、水素貯蔵材として機能し得る有機金属錯体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an organometallic complex that can function as a hydrogen storage material, for example.

燃料電池は、周知のように、アノードに水素等の燃料ガスが供給される一方でカソードに酸素等の酸化剤ガスが供給されて発電する。従って、例えば、燃料電池を搭載した燃料電池車では、水素を充填したガス貯蔵用容器が搭載される。燃料電池車は、酸化剤ガスとしての大気と、前記ガス貯蔵用容器から供給された水素とを反応ガスとして走行する。   As is well known, a fuel cell generates electricity by supplying a fuel gas such as hydrogen to the anode and an oxidant gas such as oxygen to the cathode. Therefore, for example, a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell is equipped with a gas storage container filled with hydrogen. The fuel cell vehicle travels using the atmosphere as an oxidant gas and hydrogen supplied from the gas storage container as a reaction gas.

このことから諒解されるように、ガス貯蔵用容器の水素収容量が大きいほど燃料電池車を長距離にわたって走行させることができる。しかしながら、過度に大きなガス貯蔵用容器を搭載することは、燃料電池車の重量を大きくすることになり、結局、燃料電池の負荷が大きくなるという不具合を招く。この観点から、ガス貯蔵用容器の体積を小さく維持しながら水素収容量を向上させる様々な試みがなされている。   As can be understood from this, the fuel cell vehicle can be run for a longer distance as the hydrogen storage capacity of the gas storage container increases. However, mounting an excessively large gas storage container increases the weight of the fuel cell vehicle, resulting in a problem that the load on the fuel cell increases. From this point of view, various attempts have been made to improve the hydrogen storage capacity while keeping the volume of the gas storage container small.

その一手法として、水素吸蔵合金をはじめとする水素を吸蔵ないし吸着する物質(以下、水素吸蔵材という)を容器内に収容することが試みられている。この種の水素吸蔵材がその分子構造内に水素を取り込むので、容器の容積よりも多量の水素を収容することが可能となる。   As one of the techniques, attempts have been made to accommodate a substance capable of storing or adsorbing hydrogen (hereinafter referred to as a hydrogen storage material) including a hydrogen storage alloy in a container. Since this type of hydrogen storage material takes in hydrogen into its molecular structure, it is possible to accommodate more hydrogen than the volume of the container.

このような水素吸蔵材の好適な例として、有機金属錯体が知られている。すなわち、金属核に対して有機物が結合した化合物である。   An organic metal complex is known as a suitable example of such a hydrogen storage material. That is, a compound in which an organic substance is bonded to a metal nucleus.

有機金属錯体においては、金属核に対して有機物が規則的に結合している。このため、分子構造中に径が比較的均一な細孔が形成されるものもある。この細孔の内壁が、水素を物理的に吸着する部位となる。勿論、水素吸着量が多いものほど好ましい。   In the organometallic complex, organic substances are regularly bonded to the metal nucleus. For this reason, there are some in which pores having a relatively uniform diameter are formed in the molecular structure. The inner wall of the pore is a site that physically adsorbs hydrogen. Of course, the larger the hydrogen adsorption amount, the better.

例えば、非特許文献1では、種々の温度における[Cu3(ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシラート)2(H2O)3n(以下、Cu−BTCとも表記する)の水素吸着特性が報告されている。すなわち、77Kにおいては圧力外挿値で3.6wt%、室温(298K)においては水素圧力が65bar(6.5MPa)で0.35wt%であり、室温の水素吸着量は0.4wt%よりも少ない、とのことである。 For example, in Non-Patent Document 1, hydrogen adsorption of [Cu 3 (benzene-1,3,5-tricarboxylate) 2 (H 2 O) 3 ] n (hereinafter also referred to as Cu-BTC) at various temperatures. Characteristics have been reported. That is, the pressure extrapolated value at 77K is 3.6 wt%, and at room temperature (298K), the hydrogen pressure is 0.35 wt% at 65 bar (6.5 MPa), and the hydrogen adsorption amount at room temperature is less than 0.4 wt%. There are few.

B. Panella, M. Hirscher, H. Putter, U. Muller, Advanced Functional Materials 第16巻第4号 p520-524 2006年3月発行B. Panella, M. Hirscher, H. Putter, U. Muller, Advanced Functional Materials Vol.16 No.4 p520-524 Published March 2006

しかしながら、例えば、燃料電池車の使用環境温度は、一般的には室温近傍である。従って、この場合、水素貯蔵材としての有機金属錯体の水素の吸着量・放出量は、室温近傍で一層大きいことが好ましい。   However, for example, the operating environment temperature of a fuel cell vehicle is generally around room temperature. Therefore, in this case, it is preferable that the amount of adsorption / release of hydrogen of the organometallic complex as the hydrogen storage material is larger near the room temperature.

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、室温近傍での水素の吸着量・放出量が比較的大きな有機金属錯体の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing an organometallic complex having a relatively large amount of hydrogen adsorption / release near room temperature.

前記の目的を達成するために、本発明は、繰り返し単位であるCu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2が複数個互いに結合して形成され、その組成式が[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nで表される有機金属錯体の製造方法であって、
酢酸銅一水和物又は酢酸銅無水物と、ピリジン−3,5−ジカルボン酸とを溶媒に溶解して原料溶液を得る工程と、
前記原料溶液を50〜140℃で24〜168時間加熱することによって、酢酸銅一水和物又は酢酸銅無水物と、ピリジン−3,5−ジカルボン酸との反応生成物を得る工程と、
溶媒に酢酸が添加されることで調製された浸漬用溶液に前記反応生成物を浸漬し、さらに、前記浸漬用溶液に超音波を印加して前記反応生成物から不純物相を除去することによって前記反応生成物を精製する工程と、
精製された前記反応生成物からゲスト分子を除去する工程と、
を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is formed by bonding a plurality of repeating units of Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 to each other, and the composition formula thereof is [Cu 2 (pyridine). −3,5-dicarboxylate) 2 ] a method for producing an organometallic complex represented by n ,
A step of dissolving a copper acetate monohydrate or copper acetate anhydride and pyridine-3,5-dicarboxylic acid in a solvent to obtain a raw material solution;
Heating the raw material solution at 50 to 140 ° C. for 24 to 168 hours to obtain a reaction product of copper acetate monohydrate or copper acetate anhydride and pyridine-3,5-dicarboxylic acid;
The reaction product is immersed in a dipping solution prepared by adding acetic acid to a solvent, and further, ultrasonic waves are applied to the dipping solution to remove the impurity phase from the reaction product. Purifying the reaction product;
Removing guest molecules from the purified reaction product;
It is characterized by having.

このようにして得られた有機金属錯体は、大気雰囲気下で得られた[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nに比して、室温近傍の温度域における水素貯蔵量が比較的大きい。従って、例えば、この有機金属錯体を容器に収容することにより、該容器に多量の水素ガスを収容することが可能となる。 The organometallic complex thus obtained has a hydrogen storage amount in the temperature range near room temperature as compared with [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n obtained in an air atmosphere. Is relatively large. Therefore, for example, by storing this organometallic complex in a container, a large amount of hydrogen gas can be stored in the container.

なお、該有機金属錯体の水素貯蔵量が大きい理由は、超音波が印加されることによって、水素ガスの貯蔵・放出にさほど寄与しない不純物相が有機金属錯体から除去されるため、換言すれば、結晶質の有機金属錯体が高純度となるためであると推察される。   The reason why the hydrogen storage amount of the organometallic complex is large is that, by applying ultrasonic waves, an impurity phase that does not contribute much to the storage / release of hydrogen gas is removed from the organometallic complex, in other words, This is probably because the crystalline organometallic complex has high purity.

ここで、前記原料溶液に対して酢酸又はギ酸を添加し、その後に該溶液の加熱を行うことが好ましい。この場合、得られた[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nの結晶性が高くなる。換言すれば、酢酸又はギ酸を添加した後に上記の加熱処理を行うことにより、結晶性の高い[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nを容易に得ることができる。 Here, it is preferable to add acetic acid or formic acid to the raw material solution and then heat the solution. In this case, the crystallinity of the obtained [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n is increased. In other words, [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n with high crystallinity can be easily obtained by performing the above heat treatment after adding acetic acid or formic acid.

本発明によれば、超音波を印加することで反応生成物から不純物相を除去する(精製する)ようにしているので、高純度であり且つ結晶性が高いものを得ることができる。このような有機金属錯体は、室温近傍の温度域における水素貯蔵量が比較的大きい。このため、該有機金属錯体を容器に収容することにより、該容器に、多量の水素ガスを収容することが可能となる。従って、水素の供給可能時間、ひいては、例えば、燃料電池の運転継続時間の長期化を図ることができる。   According to the present invention, since the impurity phase is removed (purified) from the reaction product by applying ultrasonic waves, a high purity and high crystallinity can be obtained. Such an organometallic complex has a relatively large hydrogen storage amount in a temperature range near room temperature. For this reason, by accommodating the organometallic complex in a container, a large amount of hydrogen gas can be accommodated in the container. Accordingly, it is possible to prolong the time during which hydrogen can be supplied and, for example, the operation duration time of the fuel cell.

これにより、例えば、燃料電池車を運転する際の水素の補充頻度を低減することができる。換言すれば、燃料電池車の運転距離を大きくし得る。   Thereby, for example, the frequency of hydrogen replenishment when driving the fuel cell vehicle can be reduced. In other words, the driving distance of the fuel cell vehicle can be increased.

繰り返し単位であるCu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2に対して2個のピリジン−3,5−ジカルボキシラートが結合した構造を示す立体模式図である。FIG. 3 is a stereographic diagram showing a structure in which two pyridine-3,5-dicarboxylates are bonded to Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 which is a repeating unit. ピリジン−3,5−ジカルボキシラートの平面模式図である。It is a plane schematic diagram of pyridine-3,5-dicarboxylate. [Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nの単位胞を示す立体模式図である。[Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] is a three-dimensional schematic diagram showing a unit cell of n . 前記単位胞のa軸及びb軸によって形成される平面を、c軸方向からの視点で示した平面模式図である。It is the plane schematic diagram which showed the plane formed by the a-axis and b-axis of the unit cell from the viewpoint from the c-axis direction. 図4における平面の要部をさらに拡大した平面模式図である。It is the plane schematic diagram which expanded further the principal part of the plane in FIG. 図4及び図5に示される二次元構造が積層して構成された三次元構造を、視点をa軸方向として示す立体模式図である。FIG. 6 is a three-dimensional schematic diagram showing a three-dimensional structure formed by stacking the two-dimensional structures shown in FIGS. 4 and 5 with the viewpoint as the a-axis direction. 図6の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 図6に示される三次元構造を、c軸方向からの視点で示した平面模式図である。It is the plane schematic diagram which showed the three-dimensional structure shown by FIG. 6 from the viewpoint from the c-axis direction. 図8の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 実施例の結晶(脱ゲスト処理後)の走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the crystal | crystallization (after deguest process) of an Example. 比較例の結晶(脱ゲスト処理後)の走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the crystal of a comparative example (after deguest treatment). 実施例及び比較例の各結晶の重量に対する貯蔵水素重量の割合と、容積型水素圧力−組成等温線図測定装置のサンプルセル内の水素圧力との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the ratio of the weight of the storage hydrogen with respect to the weight of each crystal | crystallization of an Example and a comparative example, and the hydrogen pressure in the sample cell of a positive displacement type hydrogen pressure-composition isotherm measurement apparatus. 実施例及び比較例の各結晶の重量に対する放出水素重量の割合と、容積型水素圧力−組成等温線図測定装置のサンプルセル内の水素圧力との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the ratio of the discharge | released hydrogen weight with respect to the weight of each crystal | crystallization of an Example and a comparative example, and the hydrogen pressure in the sample cell of a positive displacement type hydrogen pressure-composition isotherm measurement apparatus.

以下、本発明に係る有機金属錯体の製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。   Preferred embodiments of the method for producing an organometallic complex according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

先ず、最終生成物である有機金属錯体につき説明する。本実施の形態によって得られる有機金属錯体は、Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2を繰り返し単位とし、その組成式が[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nで表されるものである。 First, the organometallic complex that is the final product will be described. The organometallic complex obtained by the present embodiment has Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 as a repeating unit, and the composition formula thereof is [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2. ] It is represented by n .

ここで、繰り返し単位であるCu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2に対して2個のピリジン−3,5−ジカルボキシラートが結合した構造を図1に示す。なお、この構造中、破線で囲繞した部分が繰り返し単位に相当する。また、説明の便宜上、ピリジン環中等の共役結合は全て省略しており、以下においても同様である。 Here, FIG. 1 shows a structure in which two pyridine-3,5-dicarboxylates are bonded to Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 which is a repeating unit. In this structure, a portion surrounded by a broken line corresponds to a repeating unit. For convenience of explanation, all conjugated bonds such as in the pyridine ring are omitted, and the same applies to the following.

先ず、ピリジン−3,5−ジカルボキシラートの構造につき、該構造を平面的に示した図2を参照して説明する。この図2から諒解されるように、ピリジン−3,5−ジカルボキシラートは、ピリジン環の3−位及び5−位の各々にカルボキシラート基(−COO)が結合することで形成される。なお、2−位、4−位及び6−位には水素が結合する。   First, the structure of pyridine-3,5-dicarboxylate will be described with reference to FIG. As understood from FIG. 2, pyridine-3,5-dicarboxylate is formed by bonding a carboxylate group (—COO) to each of the 3-position and 5-position of the pyridine ring. Hydrogen is bonded to the 2-position, 4-position and 6-position.

前記繰り返し単位につき説明すると、図1の破線で囲繞した部分に示すように、2個のCu原子によってダイマー単位が形成されている。このダイマー単位を構成する2個のCu原子に対し、2個のピリジン−3,5−ジカルボキシラートが結合する。   The repeating unit will be described. As shown in a portion surrounded by a broken line in FIG. 1, a dimer unit is formed by two Cu atoms. Two pyridine-3,5-dicarboxylates are bonded to the two Cu atoms constituting the dimer unit.

すなわち、ピリジン−3,5−ジカルボキシラートは2個のカルボキシラートを有し、この中の1個のカルボキシラート中のO原子が1個のCu原子に結合するとともに、該カルボキシラート中の別のO原子が残余の1個のCu原子に結合する。この繰り返し単位中のダイマー単位に対して、別の繰り返し単位中のピリジン−3,5−ジカルボキシラート1個と、さらに別の繰り返し単位中のピリジン−3,5−ジカルボキシラート1個とが同様に結合することにより、図1の構造が形成される。   That is, pyridine-3,5-dicarboxylate has two carboxylates, in which an O atom in one carboxylate is bonded to one Cu atom and another in the carboxylate. Are bonded to the remaining one Cu atom. With respect to the dimer unit in this repeating unit, one pyridine-3,5-dicarboxylate in another repeating unit and one pyridine-3,5-dicarboxylate in another repeating unit By similarly bonding, the structure of FIG. 1 is formed.

換言すれば、図1の構造は、ダイマー単位に対して4個のピリジン−3,5−ジカルボキシラートが配位結合することによって形成される。4個のピリジン−3,5−ジカルボキシラートは、ダイマー単位中のCu−Cu結合軸を中心として、互いに約90°離間している。以下においては、このような配位結合の構成を「Cu2(COO)4パドルホイール構造」とも表記する。 In other words, the structure of FIG. 1 is formed by coordination of four pyridine-3,5-dicarboxylates to the dimer unit. The four pyridine-3,5-dicarboxylates are about 90 ° apart from each other about the Cu—Cu bond axis in the dimer unit. In the following, such a configuration of coordination bond is also referred to as “Cu 2 (COO) 4 paddle wheel structure”.

ピリジン−3,5−ジカルボキシラートを構成する残余の1個のカルボキシラートは、別のダイマー単位(図示せず)に対して同様の配位結合をなし、これにより別のCu2(COO)4パドルホイール構造を構成する。また、Cu2(COO)4パドルホイール構造を構成するダイマー単位中の一方のCuには、別のCu2(COO)4パドルホイール構造を構成するピリジン−3,5−ジカルボキシラート中のN原子と配位結合を形成するものもある。その結果、図3に示す単位胞が形成される。なお、図3中の矢印a、矢印b及び矢印cは、該単位胞におけるa軸、b軸及びc軸を示す。 The remaining one carboxylate constituting the pyridine-3,5-dicarboxylate forms a similar coordination bond to another dimer unit (not shown), thereby providing another Cu 2 (COO). Configures a 4- paddle wheel structure. Further, Cu 2 (COO) 4 paddle on one Cu in dimer units constituting the wheel structure, another Cu 2 (COO) 4 N in pyridine-3,5-dicarboxylate constituting the paddle wheel structure Some form coordinate bonds with atoms. As a result, the unit cell shown in FIG. 3 is formed. Note that arrows a, b, and c in FIG. 3 indicate the a-axis, b-axis, and c-axis in the unit cell.

この単位胞には、12個のCu原子と12個のピリジン−3,5−ジカルボキシラートとが含まれる。すなわち、Cuとピリジン−3,5−ジカルボキシラートとの組成比は1:1である。勿論、ダイマー単位と4個のカルボキシラートとは、上記したようにCu2(COO)4パドルホイール構造を構成する。 This unit cell contains 12 Cu atoms and 12 pyridine-3,5-dicarboxylates. That is, the composition ratio of Cu and pyridine-3,5-dicarboxylate is 1: 1. Of course, the dimer unit and the four carboxylates constitute a Cu 2 (COO) 4 paddle wheel structure as described above.

また、ヘルマン・モーガンの表記法によって表される該単位胞の空間群は、P63mcである。すなわち、この単位胞の晶系は、六方晶に属する。前記a軸と前記b軸との交差角度は120°であり、前記b軸と前記c軸との交差角度、及び前記c軸と前記a軸との交差角度はともに90°である。さらに、機器分析によって計測されたa軸及びb軸の長さは18.71〜19.41Å、c軸の長さは13.40〜13.62Åである。 The space group of the unit cell expressed by the Herman Morgan notation is P6 3 mc. That is, the crystal system of this unit cell belongs to hexagonal crystal. The intersection angle between the a-axis and the b-axis is 120 °, the intersection angle between the b-axis and the c-axis, and the intersection angle between the c-axis and the a-axis are both 90 °. Furthermore, the lengths of the a axis and the b axis measured by instrumental analysis are 18.71 to 19.41 mm, and the length of the c axis is 13.40 to 13.62 mm.

ここで、a軸及びb軸によって形成される平面を図4に示す。ダイマー単位の中心は、a軸に対して平行な直線の上、b軸に対して平行な直線の上、a軸とb軸との交差角の2等分線に平行な直線の上に位置している。   Here, a plane formed by the a-axis and the b-axis is shown in FIG. The center of the dimer unit is located on a straight line parallel to the a axis, on a straight line parallel to the b axis, and on a straight line parallel to the bisector of the intersection angle between the a axis and the b axis. is doing.

この中、b軸に対して平行な直線上に位置して互いに隣接する2個のダイマー単位同士は、ピリジン−3,5−ジカルボキシラートの配位結合を介して結合している。また、ダイマー単位を間に挟んで位置する2個のピリジン−3,5−ジカルボキシラートは、a軸とb軸で形成される平面に対して直交し、且つダイマー単位の中心が位置するb軸に平行な直線を含む平面を間に挟んで互いに対向する。すなわち、前記平面を境として互いに反対側の領域に位置している。   Among them, two dimer units located on a straight line parallel to the b-axis and adjacent to each other are bonded through a coordinate bond of pyridine-3,5-dicarboxylate. In addition, two pyridine-3,5-dicarboxylates located across the dimer unit are orthogonal to the plane formed by the a-axis and the b-axis, and b is the center of the dimer unit. Opposing each other across a plane including a straight line parallel to the axis. That is, they are located in regions opposite to each other with the plane as a boundary.

互いに隣接する2個のピリジン−3,5−ジカルボキシラートは、さらに、図5に示すように、a軸とb軸で形成される平面に対して平行な面を挟み、互いに対向する。すなわち、前記平面を境として互いに反対側の領域に位置している。   Two pyridine-3,5-dicarboxylates adjacent to each other further face each other across a plane parallel to the plane formed by the a-axis and the b-axis, as shown in FIG. That is, they are located in regions opposite to each other with the plane as a boundary.

そして、これらのピリジン−3,5−ジカルボキシラート同士では、ピリジン環中のN原子同士が互いに最も離間する位置となるようにしてダイマー単位に配位結合している。具体的には、一方のピリジン−3,5−ジカルボキシラートを構成するピリジン環中のN原子がc軸方向の最下端となるとともに、残余の一方のピリジン−3,5−ジカルボキシラートを構成するピリジン環中のN原子がc軸方向の最上端となる。   These pyridine-3,5-dicarboxylates are coordinately bonded to the dimer unit so that the N atoms in the pyridine ring are located farthest from each other. Specifically, the N atom in the pyridine ring constituting one pyridine-3,5-dicarboxylate is the lowest end in the c-axis direction, and the remaining one pyridine-3,5-dicarboxylate is The N atom in the constituting pyridine ring is the uppermost end in the c-axis direction.

以上のように、b軸に対して平行な方向には、ダイマー単位とピリジン−3,5−ジカルボキシラートとが交互に結合した直線状構造が形成されている。   As described above, a linear structure in which dimer units and pyridine-3,5-dicarboxylate are alternately bonded is formed in a direction parallel to the b-axis.

a軸においても、上記と同様の構造が形成される。すなわち、a軸に対して平行な直線上に位置して互いに隣接する2個のダイマー単位同士は、ピリジン−3,5−ジカルボキシラートの配位結合を介して結合し、且つ、ダイマー単位とピリジン−3,5−ジカルボキシラートとが交互に結合した直線状構造が形成される。   A structure similar to the above is also formed in the a-axis. That is, two dimer units located on a straight line parallel to the a axis and adjacent to each other are bonded via a coordination bond of pyridine-3,5-dicarboxylate, and the dimer unit and A linear structure in which pyridine-3,5-dicarboxylate is alternately bonded is formed.

また、a軸とb軸との交差角の2等分線に平行な直線上に位置して互いに隣接する2つのダイマー単位同士も、上記と同様にピリジン−3,5−ジカルボキシラートの配位結合を介して結合している。さらに、前記2等分線に平行な方向では、ダイマー単位とピリジン−3,5−ジカルボキシラートとが交互に結合した直線状構造が形成される。   In addition, two dimer units located on a straight line parallel to the bisector of the intersection angle between the a axis and the b axis are also arranged with pyridine-3,5-dicarboxylate as described above. They are linked via a coordinate bond. Further, in a direction parallel to the bisector, a linear structure in which dimer units and pyridine-3,5-dicarboxylate are alternately bonded is formed.

図4に示すように、Cu2(COO)4パドルホイール構造は、b軸に平行に延在する上記直線状構造と、a軸に平行な上記直線状構造とが交差する位置X、b軸に平行に延在する上記直線状構造と、a軸とb軸との交差角の2等分線に平行に延在する上記直線状構造とが交差する位置Y、及び、a軸に平行に延在する上記直線状構造と、a軸とb軸との交差角の2等分線に平行に延在する上記直線状構造とが交差する位置Zの3位置のみに位置する。すなわち、a軸に平行な上記直線状構造と、b軸に平行に延在する上記直線状構造と、a軸とb軸との交差角の2等分線に平行に延在する上記直線状構造とが同位置で交差することはない。 As shown in FIG. 4, the Cu 2 (COO) 4 paddle wheel structure has a position X, b axis where the linear structure extending parallel to the b axis and the linear structure parallel to the a axis intersect. A position Y where the linear structure extending in parallel with the linear structure and the linear structure extending in parallel with the bisector of the intersection angle between the a axis and the b axis intersect, and in parallel with the a axis The linear structure that extends and the linear structure that extends parallel to the bisector of the intersection angle between the a-axis and the b-axis are located only at three positions Z. That is, the linear structure parallel to the a-axis, the linear structure extending parallel to the b-axis, and the linear structure extending parallel to the bisector of the intersection angle between the a-axis and the b-axis The structure does not intersect at the same position.

b軸に平行に延在する上記直線状構造においては、位置Xと位置Yが交互に存在する。また、a軸に平行に延在する上記直線状構造では位置Xと位置Zが交互に存在し、a軸とb軸との交差角の2等分線に平行に延在する上記直線状構造では位置Zと位置Yが交互に存在する。   In the linear structure extending parallel to the b-axis, the position X and the position Y exist alternately. In the linear structure extending parallel to the a axis, the position X and the position Z are alternately present, and the linear structure extending parallel to the bisector of the intersection angle between the a axis and the b axis. Then, the position Z and the position Y exist alternately.

結局、この有機金属錯体では、a軸とb軸で形成される平面に対して平行な面方向に、b軸に平行に延在する上記直線状構造と、a軸に平行に延在する上記直線状構造と、a軸とb軸との交差角の2等分線に平行に延在する上記直線状構造とがCu2(COO)4パドルホイール構造によって網目状の二次元構造を形成している。 Eventually, in this organometallic complex, the linear structure extending in parallel to the b axis in the plane direction parallel to the plane formed by the a axis and the b axis, and the above extending in parallel to the a axis. The linear structure and the linear structure extending in parallel with the bisector of the intersection angle between the a axis and the b axis form a two-dimensional network structure by the Cu 2 (COO) 4 paddle wheel structure. ing.

この有機金属錯体は、a軸方向を視点とする図6に示すように、上記した二次元構造がc軸方向に沿って積層することで三次元構造を形成したものである。なお、図6では、下方から第1層、第2層、第3層及び第4層がこの順序で積層された構成を示している。   As shown in FIG. 6 with the a-axis direction as a viewpoint, this organometallic complex forms a three-dimensional structure by laminating the above-described two-dimensional structure along the c-axis direction. FIG. 6 shows a configuration in which the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer are stacked in this order from below.

図6の要部拡大図である図7に示すように、第1層と第2層は、第1層に存在し且つ第2層側に近接するピリジン−3,5−ジカルボキシラートのピリジン環中のN原子が、第2層に存在するダイマー単位中の第1層側に近接するCu原子に対して配位結合を形成することで結合する。なお、第1層に存在するダイマー単位中の第2層側に近接するCu原子と、第2層に存在し且つ第1層側に近接するピリジン−3,5−ジカルボキシラートのピリジン環中のN原子とは、結合を形成しない。   As shown in FIG. 7, which is an enlarged view of the main part of FIG. N atoms in the ring are bonded by forming a coordinate bond with Cu atoms adjacent to the first layer side in the dimer unit existing in the second layer. In the dimer unit existing in the first layer, Cu atoms adjacent to the second layer side, and in the pyridine ring of pyridine-3,5-dicarboxylate present in the second layer and adjacent to the first layer side No bond is formed with the N atom.

第2層と第3層も、第2層に存在し且つ第3層側に近接するピリジン−3,5−ジカルボキシラートのピリジン環中のN原子が、第3層に存在するダイマー単位中の第2層側に近接するCu原子と配位結合を形成することで結合する。   The second layer and the third layer are also present in the second layer and the N atom in the pyridine ring of pyridine-3,5-dicarboxylate adjacent to the third layer side is present in the dimer unit in the third layer. Bonding is formed by forming a coordinate bond with Cu atoms adjacent to the second layer side.

第3層と第4層の間の結合は、第1層と第2層の間の結合と同一である。すなわち、第3層と第4層の間で形成されるN原子のCu原子に対する配位結合の位置は、第1層と第2層の間で形成されるN原子のCu原子に対する配位結合の位置に一致する。   The bond between the third layer and the fourth layer is the same as the bond between the first layer and the second layer. That is, the coordinate bond position of N atoms formed between the third layer and the fourth layer with respect to Cu atoms is the coordinate bond position of N atoms formed between the first layer and the second layer with respect to Cu atoms. Matches the position of.

第4層上にさらなる層が積層した場合、第4層と第5層との間の結合は、第2層と第3層の間の結合と同一となる。このことから諒解されるように、c軸方向に沿う積層構造は、第1層と第2層の結合様式が順次繰り返されたものとなる。   When a further layer is laminated on the fourth layer, the bond between the fourth layer and the fifth layer is the same as the bond between the second layer and the third layer. As can be understood from this, the laminated structure along the c-axis direction is obtained by sequentially repeating the coupling mode of the first layer and the second layer.

図8は、視点をc軸方向として示した前記積層構造の平面図である。この図8に示されるように、この有機金属錯体には、a軸とb軸で形成される平面中に原子が密充填されていない空洞(空間)が複数箇所存在する。この空洞は開口径及び内径が数Åの孔形状であり、図8の拡大図である図9から容易に諒解されるように、その内面にはCu原子、O原子、N原子が露呈する。   FIG. 8 is a plan view of the laminated structure showing the viewpoint as the c-axis direction. As shown in FIG. 8, this organometallic complex has a plurality of cavities (spaces) in which atoms are not closely packed in a plane formed by the a-axis and the b-axis. This cavity has a hole shape with an opening diameter and an inner diameter of several mm, and as can be easily understood from FIG. 9 which is an enlarged view of FIG. 8, Cu atoms, O atoms, and N atoms are exposed on the inner surface.

開口径及び内径が数Åの空洞(孔形状の空間)は、水素分子が進入又は滲出するに十分な寸法である。しかも、該空洞の内面に露呈したCu原子、O原子、N原子は、水素分子の吸着サイトとして有効に機能する。このため、この有機金属錯体は、周囲の水素雰囲気が加圧又は減圧されることに対応し、室温付近の温度領域であっても多量の水素を貯蔵又は放出し得る。   A cavity (a hole-shaped space) having an opening diameter and an inner diameter of several mm is a size sufficient for hydrogen molecules to enter or exude. Moreover, Cu atoms, O atoms, and N atoms exposed on the inner surface of the cavity effectively function as hydrogen molecule adsorption sites. For this reason, this organometallic complex corresponds to the surrounding hydrogen atmosphere being pressurized or depressurized, and can store or release a large amount of hydrogen even in a temperature range near room temperature.

以上の構造をなす有機金属錯体につき、回折角度2θを5°〜20°の範囲内としてX線回折測定を行うと、5.2°〜5.5°、8.33°〜8.63°、9.17°〜9.47°、10.55°〜10.95°、12.41°〜12.81°、13.03°〜13.33°、14.10°〜14.44°、15.56〜15.76、15.93°〜16.43°、16.85°〜17.25°、17.23°〜17.73°、18.49°〜18.99°、19.27°〜19.77°の位置にピークが出現する。   When the X-ray diffraction measurement is performed for the organometallic complex having the above structure with the diffraction angle 2θ in the range of 5 ° to 20 °, 5.2 ° to 5.5 °, 8.33 ° to 8.63 °. 9.17 ° to 9.47 °, 10.55 ° to 10.95 °, 12.41 ° to 12.81 °, 13.03 ° to 13.33 °, 14.10 ° to 14.44 ° , 15.56-15.76, 15.93 ° -16.43 °, 16.85 ° -17.25 °, 17.23 ° -17.73 °, 18.49 ° -18.99 °, 19 A peak appears at a position of .27 ° to 19.77 °.

この有機金属錯体([Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2n)は、不純物相の含有量が少なくなるほど水素貯蔵量が大きくなる。次に、高純度であり、このために水素貯蔵量が大きい有機金属錯体を得ることが可能な本実施の形態に係る有機金属錯体の製造方法につき説明する。 In this organometallic complex ([Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n ), the hydrogen storage amount increases as the impurity phase content decreases. Next, a method for producing an organometallic complex according to the present embodiment, which is capable of obtaining an organometallic complex having a high purity and a large hydrogen storage amount, will be described.

本実施の形態に係る有機金属錯体の製造方法においては、原料成分が溶解した原料溶液を得る第1工程と、前記溶液に対して結晶性向上成分を添加する第2工程と、前記溶液を加熱して前記原料成分同士の反応生成物を得る第3工程と、前記反応生成物を精製する第4工程と、精製された前記反応生成物からゲスト分子を除去する第5工程とが実施される。   In the method for producing an organometallic complex according to the present embodiment, a first step of obtaining a raw material solution in which raw material components are dissolved, a second step of adding a crystallinity improving component to the solution, and heating the solution Then, a third step of obtaining a reaction product of the raw material components, a fourth step of purifying the reaction product, and a fifth step of removing guest molecules from the purified reaction product are performed. .

はじめに、第1工程において、原料成分を溶媒に溶解する。   First, in the first step, the raw material components are dissolved in a solvent.

原料成分としては、カルボキシル酸銅塩と、ピリジン−3,5−ジカルボン酸とが選定される。なお、カルボキシル酸銅塩は、具体的には、酢酸銅一水和物又は酢酸銅無水物である。   As raw material components, a carboxylic acid copper salt and pyridine-3,5-dicarboxylic acid are selected. The copper carboxylate is specifically copper acetate monohydrate or copper acetate anhydride.

また、溶媒は、酢酸銅一水和物又は酢酸銅無水物、及びピリジン−3,5−ジカルボン酸の双方を溶解可能なものであればよく、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、エタノール、メタノール等を好適な例として挙げることができる。とりわけ、結晶性が高い有機金属錯体を得ることができることから、ジメチルホルムアミドが最も好適である。   The solvent may be any solvent as long as it can dissolve both copper acetate monohydrate or copper acetate anhydride and pyridine-3,5-dicarboxylic acid. Dimethylformamide, diethylformamide, dimethylsulfoxide, ethanol, methanol Etc. can be mentioned as a suitable example. In particular, dimethylformamide is most preferable because an organometallic complex having high crystallinity can be obtained.

溶媒に対する酢酸銅一水和物又は酢酸銅無水物の添加割合は、0.01〜1.0mol%に設定することが好ましく、0.1〜0.5mol%に設定することがより好ましい。一方、溶媒に対するピリジン−3,5−ジカルボン酸の添加割合は、0.01〜3.0mol%に設定することが好ましく、0.2〜1.0mol%に設定することがより好ましい。   The addition ratio of copper acetate monohydrate or copper acetate anhydride to the solvent is preferably set to 0.01 to 1.0 mol%, and more preferably set to 0.1 to 0.5 mol%. On the other hand, the addition ratio of pyridine-3,5-dicarboxylic acid to the solvent is preferably set to 0.01 to 3.0 mol%, and more preferably set to 0.2 to 1.0 mol%.

なお、酢酸銅一水和物又は酢酸銅無水物の添加割合をピリジン−3,5−ジカルボン酸の添加割合に比して小さくする方が好ましい。この場合、結晶性が高い有機金属錯体を得ることができるようになるからである。   In addition, it is more preferable to make the addition ratio of copper acetate monohydrate or copper acetate anhydride smaller than the addition ratio of pyridine-3,5-dicarboxylic acid. This is because an organometallic complex having high crystallinity can be obtained.

このような原料成分が溶解された原料溶液に対し、次に、第2工程において、有機金属錯体の結晶性を向上させる結晶性向上成分を添加する。なお、結晶性向上成分は、具体的には酢酸又はギ酸である。   Next, in the second step, a crystallinity improving component for improving the crystallinity of the organometallic complex is added to the raw material solution in which such raw material components are dissolved. The crystallinity improving component is specifically acetic acid or formic acid.

溶媒に対する添加割合は、酢酸の場合には0.0001〜0.5mol%、ギ酸の場合には0.0001〜0.1mol%に設定すれば十分である。なお、酢酸のより好ましい添加割合は0.001〜0.1mol%であり、ギ酸のより好ましい添加割合は0.001〜0.05mol%である。このような極少量であっても、最終生成物である有機金属錯体の結晶性が著しく向上する。   It is sufficient to set the ratio of addition to the solvent to 0.0001 to 0.5 mol% in the case of acetic acid and 0.0001 to 0.1 mol% in the case of formic acid. In addition, the more preferable addition rate of acetic acid is 0.001-0.1 mol%, and the more preferable addition rate of formic acid is 0.001-0.05 mol%. Even in such a very small amount, the crystallinity of the organometallic complex as the final product is remarkably improved.

次に、この原料溶液を密閉容器に収容した後、該密閉容器を密閉する。そして、第3工程において、この密閉容器ごと前記原料溶液を50〜140℃で24〜168時間加熱する。50℃未満や24時間未満であると、酢酸銅一水和物又は酢酸銅無水物とピリジン−3,5−ジカルボン酸との反応がさほど進行せず、反応生成物の収量も少なくなる。また、140℃を超える温度で168時間を超える加熱を行っても、反応速度や収量が飽和するので不経済である。第3工程における一層好ましい加熱条件は、70〜90℃、60〜120時間である。   Next, after this raw material solution is stored in a sealed container, the sealed container is sealed. And in a 3rd process, the said raw material solution is heated at 50-140 degreeC for 24 to 168 hours with this airtight container. If it is less than 50 ° C. or less than 24 hours, the reaction of copper acetate monohydrate or copper acetate anhydride with pyridine-3,5-dicarboxylic acid does not proceed so much and the yield of the reaction product is also reduced. Even if heating is performed at a temperature exceeding 140 ° C. for more than 168 hours, the reaction rate and yield are saturated, which is uneconomical. More preferable heating conditions in the third step are 70 to 90 ° C. and 60 to 120 hours.

この加熱により、酢酸銅一水和物又は酢酸銅無水物とピリジン−3,5−ジカルボン酸とが反応を起こし、結晶性が高い[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nが生成する。なお、加熱方法は特に限定されるものではないが、好適な具体例としてサンドバスが挙げられる。 By this heating, copper acetate monohydrate or copper acetate anhydride and pyridine-3,5-dicarboxylic acid react with each other, and the crystallinity is high [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ]. n generates. In addition, although a heating method is not specifically limited, A sand bath is mentioned as a suitable specific example.

この時点で、反応生成物である[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nには、不純物相が若干含まれる。この不純物相は、[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nと同様にCu、ピリジン−3,5−ジカルボキシラートを含んで構成されてはいるものの、結晶構造をなしていないアモルファス相であり、水素貯蔵量が小さい。すなわち、不純物相を含む[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nを水素吸蔵材として用いた場合、単位体積当たり又は単位重量当たりの水素貯蔵量が小さくなる。これを回避するべく、次工程である第4工程において、この不純物相を除去する。 At this point, the reaction product [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n contains some impurity phases. This impurity phase is composed of Cu and pyridine-3,5-dicarboxylate in the same manner as [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n , but has a crystal structure. This is an amorphous phase with little hydrogen storage. That is, when [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n containing an impurity phase is used as a hydrogen storage material, the hydrogen storage amount per unit volume or unit weight is reduced. In order to avoid this, this impurity phase is removed in the fourth step which is the next step.

先ず、酢酸を溶媒に添加して浸漬用溶液を調製する。溶媒としては、酢酸を溶解し得るもの、ないし酢酸と相分離を起こさないものを選定すればよい。この種の溶媒の好適な例としては、原料溶液の溶媒と同様に、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、エタノール、メタノール等が挙げられる。   First, acetic acid is added to a solvent to prepare a dipping solution. A solvent that can dissolve acetic acid or that does not cause phase separation with acetic acid may be selected as the solvent. Preferable examples of this type of solvent include dimethylformamide, diethylformamide, dimethyl sulfoxide, ethanol, methanol and the like, as with the solvent of the raw material solution.

また、溶媒と酢酸の割合は、体積比で1:20〜20:1とすればよい。4:6〜6:4とすることがより好ましい。溶媒がジメチルホルムアミドである場合には、5:5とすることが特に好ましい。   Moreover, the ratio of a solvent and acetic acid should just be 1: 20-20: 1 by volume ratio. It is more preferable to set it as 4: 6-6: 4. When the solvent is dimethylformamide, the ratio is particularly preferably 5: 5.

この浸漬用溶液に、第3工程において得られた反応生成物、すなわち、若干の不純物を含む[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nを浸漬する。その後、浸漬用溶液に対して超音波を印加する。 The reaction product obtained in the third step, that is, [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n containing some impurities is immersed in this dipping solution. Thereafter, ultrasonic waves are applied to the dipping solution.

超音波を過度に長時間にわたって印加すると、結晶質の[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nにおけるCuとピリジン−3,5−ジカルボキシラートとの解離を招き、収量が低下する懸念がある。これを回避するべく、超音波の印加時間を可及的に短くすることが好ましい。 When ultrasonic waves are applied for an excessively long time, dissociation of Cu and pyridine-3,5-dicarboxylate in crystalline [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n is caused, yield. There is a concern that will decrease. In order to avoid this, it is preferable to shorten the application time of the ultrasonic wave as much as possible.

具体的には、超音波の出力が100〜200Wの場合、印加時間は、0.05gの[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nに対して30〜90秒とすれば十分である。勿論、[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nの量がこれよりも多い場合には、印加時間を長くすればよい。 Specifically, when the output of the ultrasonic wave is 100 to 200 W, the application time is set to 30 to 90 seconds for 0.05 g of [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n . It is enough. Of course, when the amount of [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n is larger than this, the application time may be lengthened.

浸漬用溶液中の酢酸は、電離によって、カルボキシラートを有する酢酸イオンとなる。このカルボキシラートに含まれるOは、Cuと結合することが可能である。   Acetic acid in the dipping solution is converted into acetate ions having a carboxylate by ionization. O contained in the carboxylate can be bonded to Cu.

ここで、アモルファス相である不純物相におけるCuとピリジン−3,5−ジカルボキシラートとの結合力は、結晶質である[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nにおけるCuとピリジン−3,5−ジカルボキシラートとの結合力よりも小さい。このため、不純物相のCuは、ピリジン−3,5−ジカルボキシラートから解離し、酢酸イオンのカルボキシラートに含まれるOと結合する可能性が大である。又は、解離に至らずとも、Cuとピリジン−3,5−ジカルボキシラートとの結合力が低下すると推察される。 Here, the bonding force between Cu and pyridine-3,5-dicarboxylate in the impurity phase which is an amorphous phase is Cu in crystalline [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n . It is smaller than the binding force between pyridine-3,5-dicarboxylate. For this reason, there is a high possibility that Cu in the impurity phase dissociates from pyridine-3,5-dicarboxylate and binds to O contained in the carboxylate of acetate ion. Alternatively, it is presumed that the binding force between Cu and pyridine-3,5-dicarboxylate is reduced even without dissociation.

この解離ないし結合力の低下は、超音波、換言すれば、振動エネルギが付与されることに伴って一層進行し易くなる。このような現象が生じた結果、不純物相が浸漬用溶液中に溶解ないし分散する。すなわち、不純物相が除去され、純度が向上した[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nを得ることができる。 This dissociation or decrease in binding force is more likely to proceed as ultrasonic waves, in other words, vibration energy is applied. As a result of this phenomenon, the impurity phase is dissolved or dispersed in the immersion solution. That is, [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n with the impurity phase removed and the purity improved can be obtained.

以上の精製作業を行った後、例えば、濾過によって浸漬用溶液から[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nを分離する。これにより、結晶性が高い[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nが高純度で得られるに至る。 After performing the above purification operations, for example, [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n is separated from the immersion solution by filtration. Thus, leading to high crystallinity [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2] n can be obtained with high purity.

得られた[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nは、上記の空洞(孔形状の空間)等に溶媒分子や水分等をゲスト分子として含むものである。そこで、第5工程において脱ゲスト処理を行い、ゲスト分子を除去する。 The obtained [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n contains solvent molecules, moisture, and the like as guest molecules in the above-described cavities (pore-shaped spaces). Therefore, a deguest process is performed in the fifth step to remove guest molecules.

溶媒分子に対する脱ゲスト処理は、以下のようにして行われる。すなわち、先ず、密閉容器から[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nの結晶を取り出し、その表面を上記したような溶媒で洗浄する。これにより未反応の原料成分、すなわち、酢酸銅一水和物又は酢酸銅無水物、及びピリジン−3,5−ジカルボン酸が洗浄溶媒中に溶解し、結晶表面から除去される。 The deguest process for the solvent molecules is performed as follows. That is, first, a crystal of [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n is taken out from the sealed container, and the surface thereof is washed with a solvent as described above. Thereby, unreacted raw material components, that is, copper acetate monohydrate or copper acetate anhydride and pyridine-3,5-dicarboxylic acid are dissolved in the washing solvent and removed from the crystal surface.

次に、[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nの結晶を脱水クロロホルムに浸漬する。これにより、空洞中等に存在する溶媒分子が脱水クロロホルムの分子に置換される。 Next, the crystals of [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n are immersed in dehydrated chloroform. As a result, solvent molecules present in the cavity and the like are replaced with dehydrated chloroform molecules.

一晩が経過した後、脱水クロロホルムを新たなものに交換し、さらに、脱水クロロホルムを交換しながら1週間静置する。これにより、溶媒分子の略全量が脱水クロロホルムに置換される。なお、脱水クロロホルムの交換は、1週間中に1〜10回行えばよいが、回数が多いほど前記置換が確実なものとなる。従って、少なくとも5回は交換することが好ましい。   After one night has passed, the dehydrated chloroform is replaced with a new one, and further, the dehydrated chloroform is replaced and left to stand for one week. As a result, almost all of the solvent molecules are replaced with dehydrated chloroform. In addition, although replacement | exchange of dehydrated chloroform should just be performed 1 to 10 times in one week, the said substitution will become more reliable, so that there are many times. Therefore, it is preferable to exchange at least 5 times.

このようにして溶媒分子の脱ゲスト処理を行った後、水分及び脱水クロロホルムの脱ゲスト処理を行う。具体的には、[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nと脱水クロロホルムを濾過によって分離し、[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nを、加熱減圧処理を実施することが可能な容器に収容して該容器を密閉する。 Thus, after performing the deguest process of a solvent molecule, the deguest process of a water | moisture content and dehydrated chloroform is performed. Specifically, [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n and dehydrated chloroform are separated by filtration, and [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n is It accommodates in the container which can implement a heat | fever decompression process, and this container is sealed.

次に、有機金属錯体に対して減圧下で加熱処理を施す。この際の圧力は、0.013Pa以下の高真空であることが好ましい。このような高真空環境は、例えば、ターボ分子ポンプを用いることで得ることができる。   Next, heat treatment is performed on the organometallic complex under reduced pressure. The pressure at this time is preferably a high vacuum of 0.013 Pa or less. Such a high vacuum environment can be obtained by using, for example, a turbo molecular pump.

また、好適な加熱温度は40〜300℃であり、一層好適な加熱温度は80〜200℃である。昇温に際しては、昇温速度を1℃/分程度の緩やかなものとすることが好ましい。   Moreover, a suitable heating temperature is 40-300 degreeC, and a more suitable heating temperature is 80-200 degreeC. When raising the temperature, it is preferable that the rate of temperature rise is moderate at about 1 ° C./min.

この減圧加熱処理を1〜7日継続することにより、水分及び脱水クロロホルムが除去され、高純度の[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nの結晶が得られるに至る。 By continuing this reduced pressure heat treatment for 1 to 7 days, moisture and dehydrated chloroform are removed, and high-purity [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n crystals are obtained.

得られた[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nを大気に曝露すると、大気中の水分を吸着して失活する懸念がある。これを回避するべく、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で保管することが好ましい。 When the obtained [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n is exposed to the atmosphere, there is a concern that moisture in the atmosphere is adsorbed and deactivated. In order to avoid this, it is preferable to store under an inert gas atmosphere such as argon.

なお、上記した実施の形態では、原料成分を溶解した溶液に対して酢酸又はギ酸を添加するようにしているが、これらを添加することなく(すなわち、第2工程を実施することなく)、第3工程及び第5工程を実施するようにしてもよい。この場合においても、Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nを得ることが可能である。 In the above-described embodiment, acetic acid or formic acid is added to the solution in which the raw material components are dissolved, but without adding them (that is, without performing the second step), You may make it implement 3 processes and a 5th process. Even in this case, Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n can be obtained.

以下、本発明を実施例によって詳述するが、本発明が当該実施例に限定されるものではないことは勿論である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but it is needless to say that the present invention is not limited to the examples.

はじめに、9.89mlのジメチルホルムアミドに対し、56.7mgの酢酸銅一水和物を先ず添加して溶解させた後、該溶液に対して65.3mgのピリジン−3,5−ジカルボン酸を添加して溶解させて原料溶液を得た。さらに、該原料溶液に対して0.11mlの酢酸を添加し、十分に撹拌した。   First, 56.7 mg of copper acetate monohydrate was first added and dissolved in 9.89 ml of dimethylformamide, and then 65.3 mg of pyridine-3,5-dicarboxylic acid was added to the solution. And dissolved to obtain a raw material solution. Further, 0.11 ml of acetic acid was added to the raw material solution and sufficiently stirred.

容積が20mlのバイアル瓶に前記原料溶液を封入した後、該バイアル瓶をサンドバスに埋入して70℃で90時間保持した。これにより、[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nの結晶が生成した。 After the raw material solution was sealed in a vial with a volume of 20 ml, the vial was embedded in a sand bath and held at 70 ° C. for 90 hours. This produced [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n crystals.

以上の操作を30回行い、合計で約1gの[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nの結晶を得た。 The above operation was performed 30 times to obtain a total of about 1 g of [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n crystals.

このようにして得られた[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nから0.05gを秤量し、10mlの脱水ジメチルホルムアミドと、10mlの脱水酢酸との混合溶液(浸漬用溶液)に投入して浸漬した。さらに、浸漬用溶液に出力100Wの超音波を60秒間印加した。その後、直ちに濾過を行い、浸漬用溶液から固相を分離した。 0.05 g of [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n thus obtained was weighed and mixed with 10 ml of dehydrated dimethylformamide and 10 ml of dehydrated acetic acid (for immersion). Solution). Furthermore, an ultrasonic wave with an output of 100 W was applied to the dipping solution for 60 seconds. Then, it filtered immediately and isolate | separated the solid phase from the solution for immersion.

得られた固相に対して脱ゲスト処理を施すべく、50mlの脱水ジメチルホルムアミドで洗浄した。さらに、洗浄後の結晶を50mlの脱水クロロホルムに浸漬し、この状態で静置した。一晩が経過した後、脱水クロロホルムを新たなものと交換した。この後は24時間おきに1回、脱水クロロホルムを新たなものと交換した。   The resulting solid phase was washed with 50 ml of dehydrated dimethylformamide in order to perform a deguest treatment. Further, the washed crystal was immersed in 50 ml of dehydrated chloroform and allowed to stand in this state. After one night, dehydrated chloroform was replaced with a new one. Thereafter, the dehydrated chloroform was replaced with a new one once every 24 hours.

7日間が経過した後、濾過を行って脱水クロロホルムと結晶を分離し、固相(結晶)を真空加熱処理可能な容器に封入した。この容器内を、ターボ分子ポンプによって0.013Pa以下の高真空とした。その一方で、該容器をマントルヒータで120℃に加熱して2日間保持した。   After 7 days, filtration was performed to separate dehydrated chloroform and crystals, and the solid phase (crystals) was sealed in a container capable of vacuum heat treatment. The inside of this container was made into a high vacuum of 0.013 Pa or less by a turbo molecular pump. Meanwhile, the container was heated to 120 ° C. with a mantle heater and held for 2 days.

最後に、アルゴン雰囲気としたグローブボックス中で前記容器を分解し、結晶を回収した。これを実施例とする。   Finally, the container was disassembled in a glove box in an argon atmosphere, and crystals were collected. This is an example.

図10は、回収された実施例の結晶の走査型顕微鏡写真である。この図10から、得られた[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nの結晶の表面が極めて清浄であること、換言すれば、不純物相が大幅に除去されていることが認められる。 FIG. 10 is a scanning photomicrograph of the recovered crystals of the example. From FIG. 10, the surface of the obtained [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n crystal is very clean, in other words, the impurity phase is greatly removed. Is recognized.

比較のため、超音波を印加しなかった(精製を行わなかった)ことを除いては上記と同様にして、[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nを得た。これを比較例とする。 For comparison, [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n was obtained in the same manner as above except that no ultrasonic wave was applied (purification was not performed). This is a comparative example.

比較例の結晶の走査型顕微鏡写真を図11に示す。図10と対比して、結晶表面に多くの不純物相が存在することが認められる。   A scanning photomicrograph of the comparative crystal is shown in FIG. In contrast to FIG. 10, it can be seen that there are many impurity phases on the crystal surface.

さらに、実施例の結晶を0.344g、容積型水素圧力−組成等温線図測定装置のサンプルセル内に収容し、測定系の温度を25℃に設定した。続いて、水素ガスを圧力が8.9Mpaとなるまでサンプルセル内に段階的に導入して加圧を行った。この途中の各水素圧力における水素の吸蔵平衡圧力から水素貯蔵量を算出した。   Furthermore, 0.344 g of the crystals of the example were accommodated in a sample cell of a volumetric hydrogen pressure-composition isotherm measurement apparatus, and the temperature of the measurement system was set to 25 ° C. Subsequently, hydrogen gas was introduced into the sample cell stepwise until the pressure reached 8.9 Mpa and pressurized. The hydrogen storage amount was calculated from the hydrogen storage equilibrium pressure at each hydrogen pressure in the middle.

その後、サンプルセル内の水素圧力が0.008Mpaとなるまで段階的に放出することで減圧を行った。この途中の各水素圧力における水素の放出平衡圧力から水素放出量を算出した。   Then, pressure reduction was performed by discharging in steps until the hydrogen pressure in the sample cell reached 0.008 Mpa. The hydrogen release amount was calculated from the hydrogen release equilibrium pressure at each hydrogen pressure in the middle.

その一方で、比較例の結晶についても同様にして、水素貯蔵量及び水素放出量を算出した。   On the other hand, the hydrogen storage amount and the hydrogen release amount were similarly calculated for the crystals of the comparative example.

水素貯蔵量、水素放出量のそれぞれと、水素圧力との関係をグラフとして図12、図13の各々に示す。なお、これらのグラフの横軸は、結晶の重量に対する貯蔵水素重量の割合を百分率として示したものであり、縦軸は、サンプルセル内の水素圧力である。また、図12は、実施例及び比較例の各結晶の水素貯蔵量を表し、図11は、実施例及び比較例の各結晶の水素放出量を表している。   The relationship between each of the hydrogen storage amount and the hydrogen release amount and the hydrogen pressure is shown as a graph in each of FIGS. In these graphs, the horizontal axis indicates the percentage of the stored hydrogen weight with respect to the weight of the crystal as a percentage, and the vertical axis indicates the hydrogen pressure in the sample cell. FIG. 12 shows the hydrogen storage amount of each crystal of the example and the comparative example, and FIG. 11 shows the hydrogen release amount of each crystal of the example and the comparative example.

図12及び図13から、不純物相を除去した実施例の結晶の方が、室温近傍における水素貯蔵量及び水素放出量が大きくなることが明らかである。   From FIG. 12 and FIG. 13, it is clear that the crystal of the example from which the impurity phase is removed has a larger hydrogen storage amount and hydrogen release amount near room temperature.

なお、水素圧力が8.9MPaであるとき、実施例の結晶の水素貯蔵量は0.54wt%、比較例の結晶の水素貯蔵量は0.49wt%であった。   When the hydrogen pressure was 8.9 MPa, the hydrogen storage amount of the crystal of the example was 0.54 wt%, and the hydrogen storage amount of the crystal of the comparative example was 0.49 wt%.

Claims (2)

繰り返し単位であるCu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2が複数個互いに結合して形成され、その組成式が[Cu2(ピリジン−3,5−ジカルボキシラート)2nで表される有機金属錯体の製造方法であって、
酢酸銅一水和物又は酢酸銅無水物と、ピリジン−3,5−ジカルボン酸とを溶媒に溶解して原料溶液を得る工程と、
前記原料溶液を50〜140℃で24〜168時間加熱することによって、酢酸銅一水和物又は酢酸銅無水物と、ピリジン−3,5−ジカルボン酸との反応生成物を得る工程と、
溶媒に酢酸が添加されることで調製された浸漬用溶液に前記反応生成物を浸漬し、さらに、前記浸漬用溶液に超音波を印加して前記反応生成物から不純物相を除去することによって前記反応生成物を精製する工程と、
精製された前記反応生成物からゲスト分子を除去する工程と、
を有することを特徴とする有機金属錯体の製造方法。
A plurality of repeating units, Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 , are bonded to each other, and the composition formula is [Cu 2 (pyridine-3,5-dicarboxylate) 2 ] n A method for producing an organometallic complex represented by:
A step of dissolving a copper acetate monohydrate or copper acetate anhydride and pyridine-3,5-dicarboxylic acid in a solvent to obtain a raw material solution;
Heating the raw material solution at 50 to 140 ° C. for 24 to 168 hours to obtain a reaction product of copper acetate monohydrate or copper acetate anhydride and pyridine-3,5-dicarboxylic acid;
The reaction product is immersed in a dipping solution prepared by adding acetic acid to a solvent, and further, ultrasonic waves are applied to the dipping solution to remove the impurity phase from the reaction product. Purifying the reaction product;
Removing guest molecules from the purified reaction product;
The manufacturing method of the organometallic complex characterized by having.
請求項1記載の製造方法において、前記原料溶液に対して酢酸又はギ酸を添加した後に前記加熱を行うことを特徴とする有機金属錯体の製造方法。   The method for producing an organometallic complex according to claim 1, wherein the heating is performed after adding acetic acid or formic acid to the raw material solution.
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