JP2015027954A - Metal complex, and adsorbent material, occlusion material and separation material composed thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal complex having excellent gas adsorption performance, gas occlusion performance and gas separation performance.SOLUTION: There is provided a metal complex which comprises a polycarboxylic acid compound, at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 to 13 in the periodic table and an aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms in the base skeleton. The metal complex has excellent adsorption, occlusion and separation abilities of gas, has excellent durability and is stably present under high temperature and high humidity and can retain a high adsorption performance.

Description

本発明は、金属錯体、並びにそれからなる吸着材、吸蔵材及び分離材に関する。さらに詳しくは、多価カルボン酸化合物と、少なくとも1種の金属イオンと、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物とを含む金属錯体に関する。   The present invention relates to a metal complex, and an adsorbent, an occlusion material, and a separation material comprising the same. More specifically, the present invention relates to a metal complex containing a polyvalent carboxylic acid compound, at least one metal ion, and an aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton.

これまで、脱臭、排ガス処理などの分野で種々の吸着材が開発されている。活性炭はその代表例であり、活性炭の優れた吸着性能を利用して、空気浄化、脱硫、脱硝、有害物質除去など各種工業において広く使用されている。近年は半導体製造プロセスなどへ窒素の需要が増大しており、かかる窒素を製造する方法として、分子ふるい炭を使用して圧力スイング吸着法や温度スイング吸着法により空気から窒素を製造する方法が使用されている。また、分子ふるい炭は、メタノール分解ガスからの水素精製など各種ガス分離精製にも応用されている。   So far, various adsorbents have been developed in fields such as deodorization and exhaust gas treatment. Activated carbon is a representative example, and is widely used in various industries such as air purification, desulfurization, denitration, and removal of harmful substances by utilizing the excellent adsorption performance of activated carbon. In recent years, the demand for nitrogen has increased for semiconductor manufacturing processes, etc., and as a method for producing such nitrogen, a method of producing nitrogen from air by pressure swing adsorption method or temperature swing adsorption method using molecular sieve charcoal is used. Has been. Molecular sieve charcoal is also applied to various gas separation and purification such as hydrogen purification from methanol cracked gas.

圧力スイング吸着法や温度スイング吸着法により混合ガスを分離する際には、一般に、分離吸着材として分子ふるい炭やゼオライトなどを使用し、その平衡吸着量または吸着速度の差により分離を行っている。しかしながら、平衡吸着量の差によって混合ガスを分離する場合、これまでの吸着材では除去したいガスのみを選択的に吸着することができないため分離係数が小さくなり、装置の大型化は不可避であった。また、吸着速度の差によって混合ガスを分離する場合、ガスの種類によっては除去したいガスのみを吸着できるが、吸着と脱着を交互に行う必要があり、この場合も装置は依然として大型にならざるを得なかった。   When separating mixed gas by pressure swing adsorption method or temperature swing adsorption method, generally, molecular sieve charcoal or zeolite is used as the separation adsorbent, and separation is performed by the difference in the equilibrium adsorption amount or adsorption rate. . However, when separating the mixed gas based on the difference in the amount of equilibrium adsorption, the conventional adsorbents cannot selectively adsorb only the gas to be removed, so the separation factor becomes small, and the size of the apparatus is inevitable. . In addition, when separating the mixed gas based on the difference in adsorption speed, only the gas to be removed can be adsorbed depending on the type of gas, but it is necessary to perform adsorption and desorption alternately, and in this case, the apparatus still has to be large. I didn't get it.

一方、より優れた吸着性能を与える吸着材として、高分子金属錯体が開発されている。高分子金属錯体は、(1)広い表面積と高い空隙率、(2)高い設計性、(3)外部刺激による動的構造変化、といった特徴を有しており、既存の吸着材にはない吸着特性が期待される。   On the other hand, polymer metal complexes have been developed as adsorbents that give better adsorption performance. The polymer metal complex has features such as (1) a large surface area and high porosity, (2) high designability, and (3) dynamic structural changes due to external stimuli. Expected characteristics.

しかしながら、さらなる装置小型化によるコスト削減が求められているのが現状であり、これを達成するために吸着性能、吸蔵性能及び分離性能のさらなる向上が求められている。   However, the present situation is that cost reduction by further downsizing of the apparatus is required, and in order to achieve this, further improvement in adsorption performance, storage performance and separation performance is required.

アルミニウムイオンと芳香族カルボン酸とからなる金属錯体が開示されている(特許文献1、特許文献2参照)。しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載されている金属錯体のガス吸着挙動について評価した結果、その性能は満足いくものではなく改善の余地があることが判明した。   A metal complex composed of an aluminum ion and an aromatic carboxylic acid is disclosed (see Patent Document 1 and Patent Document 2). However, as a result of evaluating the gas adsorption behavior of the metal complexes described in Patent Document 1 and Patent Document 2, it was found that the performance is not satisfactory and there is room for improvement.

特開2009−96722公報JP 2009-96722 A 特開2010−209042公報JP 2010-209042 A

したがって、本発明の目的は、従来よりもガスの吸着性能、吸蔵性能及び分離性能に優れ、かつ耐候性にも優れており、ガス吸着材、ガス吸蔵材、或いはガス分離材として使用できる金属錯体を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a metal complex that is superior in gas adsorption performance, occlusion performance, and separation performance as compared with conventional ones, and also excellent in weather resistance, and can be used as a gas adsorption material, gas storage material, or gas separation material. Is to provide.

本発明者らは鋭意検討し、多価カルボン酸化合物と、少なくとも1種の金属イオンと、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物とからなる金属錯体により、上記目的を達成できることを見出し、本発明に至った。   The present inventors have intensively studied and achieved the above object by using a metal complex comprising a polyvalent carboxylic acid compound, at least one metal ion, and an aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton. As a result, the inventors have found out that the present invention can be achieved.

すなわち、本発明によれば、以下のものが提供される。
(1)多価カルボン酸化合物と、周期表の2〜13族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物とを含む金属錯体。
(2)該金属錯体を構成する多価カルボン酸化合物と母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物との組成比が、多価カルボン酸化合物:母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物=3:1〜5,000:1の範囲内である(1)に記載の金属錯体。
(3)該多価カルボン酸化合物が、トリカルボン酸化合物である(1)または(2)に記載の金属錯体。
(4)該芳香族モノカルボン酸化合物が、母骨格の炭素数6の芳香族モノカルボン酸化合物である(1)〜(3)のいずれかに記載の金属錯体。
(5)該金属錯体が、ペレット、フィルム、シート、プレート、パイプ、チューブ、棒状体、粒状体、異形成形体、繊維、中空糸、織布、編布及び不織布から選ばれるいずれかの形状である(1)〜(4)のいずれかに記載の金属錯体。
(6)(1)〜(5)のいずれかに記載の金属錯体からなる吸着材。
(7)該吸着材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン、水蒸気または有機蒸気を吸着するための吸着材である(6)に記載の吸着材。
(8)(6)に記載の吸着材を内装してあるキャニスタ。
(9)(1)〜(5)のいずれかに記載の金属錯体からなる吸蔵材。
(10)該吸蔵材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、水蒸気または有機蒸気を吸蔵するための吸蔵材である(9)に記載の吸蔵材。
(11)気密保持可能でガスの出入口を備えた耐圧容器の内方側にガス吸蔵空間を設けたガス貯蔵装置であって、前記ガス吸蔵空間に(9)に記載の吸蔵材を内装してあるガス貯蔵装置。
(12)(11)に記載のガス貯蔵装置から供給される燃料ガスにより駆動力を得る内燃機関を備えてなるガス自動車。
(13)(1)〜(5)のいずれかに記載の金属錯体からなる分離材。
(14)該分離材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン、水蒸気または有機蒸気を分離するための分離材である(13)に記載の分離材。
(15)金属錯体と混合ガスとを0.01〜10MPaの圧力範囲で接触させる工程を含むことを特徴とする(13)に記載の分離材を用いる分離方法。
(16)該分離方法が圧力スイング吸着法または温度スイング吸着法である(15)に記載の分離方法。
(17)多価カルボン酸化合物と、周期表の2〜13族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物とを溶媒中で攪拌しながら反応させ、析出させる、(1)に記載の金属錯体の製造方法。
That is, according to the present invention, the following is provided.
(1) a polyvalent carboxylic acid compound, at least one metal ion selected from ions of metals belonging to groups 2 to 13 of the periodic table, and an aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton Containing a metal complex.
(2) The composition ratio between the polyvalent carboxylic acid compound constituting the metal complex and the aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms of the mother skeleton is a polyvalent carboxylic acid compound: 4 to 14 carbon atoms of the mother skeleton. The metal complex according to (1), wherein the aromatic monocarboxylic acid compound is in the range of 3: 1 to 5,000: 1.
(3) The metal complex according to (1) or (2), wherein the polyvalent carboxylic acid compound is a tricarboxylic acid compound.
(4) The metal complex according to any one of (1) to (3), wherein the aromatic monocarboxylic acid compound is an aromatic monocarboxylic acid compound having 6 carbon atoms in the mother skeleton.
(5) The metal complex is in any shape selected from pellets, films, sheets, plates, pipes, tubes, rods, granules, heterogeneous shapes, fibers, hollow fibers, woven fabrics, knitted fabrics and non-woven fabrics. The metal complex according to any one of (1) to (4).
(6) An adsorbent comprising the metal complex according to any one of (1) to (5).
(7) The adsorbent is carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane, water vapor or The adsorbent according to (6), which is an adsorbent for adsorbing organic vapor.
(8) A canister in which the adsorbent according to (6) is provided.
(9) An occlusion material comprising the metal complex according to any one of (1) to (5).
(10) The occlusion material is an occlusion material for occluding carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, water vapor or organic vapor. The storage material according to (9).
(11) A gas storage device in which a gas storage space is provided on the inner side of a pressure vessel that can be kept airtight and provided with a gas inlet / outlet, and the gas storage space includes the storage material described in (9). Some gas storage devices.
(12) A gas vehicle including an internal combustion engine that obtains a driving force by the fuel gas supplied from the gas storage device according to (11).
(13) A separating material comprising the metal complex according to any one of (1) to (5).
(14) The separator is carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane, water vapor or The separating material according to (13), which is a separating material for separating organic vapor.
(15) The separation method using the separation material according to (13), including a step of bringing the metal complex and the mixed gas into contact in a pressure range of 0.01 to 10 MPa.
(16) The separation method according to (15), wherein the separation method is a pressure swing adsorption method or a temperature swing adsorption method.
(17) a polyvalent carboxylic acid compound, at least one metal ion selected from ions of metals belonging to groups 2 to 13 of the periodic table, and an aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton The method for producing a metal complex according to (1), wherein the reaction is performed while stirring in a solvent to cause precipitation.

本発明により、多価カルボン酸化合物と、少なくとも1種の金属イオンと、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物とを含む金属錯体及び該金属錯体の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, there are provided a metal complex containing a polyvalent carboxylic acid compound, at least one metal ion, and an aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton, and a method for producing the metal complex. Can do.

本発明の金属錯体は、各種ガスの吸着性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン、水蒸気または有機蒸気などを吸着するための吸着材として使用することができる。   Since the metal complex of the present invention is excellent in the adsorption performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxidation It can be used as an adsorbent for adsorbing substances, nitrogen oxides, siloxanes, water vapor, organic vapors and the like.

また、本発明の金属錯体は、各種ガスの吸蔵性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、水蒸気または有機蒸気などを吸蔵するための吸蔵材としても使用することができる。   Moreover, since the metal complex of the present invention is excellent in the occlusion performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, It can also be used as a storage material for storing water vapor or organic vapor.

さらに、本発明の金属錯体は、各種ガスの分離性能に優れているので、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン、水蒸気または有機蒸気などを分離するための分離材としても使用することができる。   Furthermore, since the metal complex of the present invention is excellent in the separation performance of various gases, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, It can also be used as a separating material for separating sulfur oxides, nitrogen oxides, siloxanes, water vapor or organic vapors.

トリメシン酸のカルボキシレートイオンと銅イオンとからなるパドルホイール骨格である。It is a paddle wheel skeleton composed of a carboxylate ion of trimesic acid and a copper ion. トリメシン酸と銅イオンとからなる八面体構造の模式図である。It is a schematic diagram of the octahedral structure which consists of trimesic acid and a copper ion. トリメシン酸と銅イオンとからなる金属錯体の三次元集積構造である。It is a three-dimensional integrated structure of a metal complex composed of trimesic acid and copper ions. ガス貯蔵装置を備えたガス自動車の概念図である。It is a conceptual diagram of the gas vehicle provided with the gas storage apparatus. 合成例1で得た金属錯体の粉末X線回折パターンである。3 is a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 1. FIG. 合成例1で得た金属錯体を4wt%水酸化ナトリウム−d重水溶液に溶解させて測定したH−NMRスペクトルである。2 is a 1 H-NMR spectrum measured by dissolving the metal complex obtained in Synthesis Example 1 in a 4 wt% sodium hydroxide-d heavy aqueous solution. 合成例2で得た金属錯体の粉末X線回折パターンである。4 is a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Synthesis Example 2. FIG. 比較合成例1で得た金属錯体の粉末X線回折パターンである。3 is a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1. FIG. 比較合成例2で得た金属錯体の粉末X線回折パターンである。4 is a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 2. FIG. 比較合成例3で得た金属錯体の粉末X線回折パターンである。4 is a powder X-ray diffraction pattern of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 3. FIG. 合成例1、合成例2、比較合成例1、比較合成例2及び比較合成例3で得た金属錯体の298Kにおけるブタンの吸着等温線である。It is an adsorption isotherm of butane at 298 K of the metal complexes obtained in Synthesis Example 1, Synthesis Example 2, Comparative Synthesis Example 1, Comparative Synthesis Example 2 and Comparative Synthesis Example 3. 合成例1で得た金属錯体の298Kにおけるメタンの吸脱着等温線である。2 is an adsorption / desorption isotherm of methane at 298 K of the metal complex obtained in Synthesis Example 1. FIG. 比較合成例1で得た金属錯体の298Kにおけるメタンの吸脱着等温線である。2 is an adsorption / desorption isotherm of methane at 298 K of the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1. FIG. 合成例1で得た金属錯体の313Kにおける二酸化炭素と水素の吸脱着等温線である。2 is an adsorption / desorption isotherm of carbon dioxide and hydrogen at 313 K of the metal complex obtained in Synthesis Example 1. FIG.

本発明の金属錯体は、多価カルボン酸化合物と、周期表の2〜13族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物とを含むものである。   The metal complex of the present invention comprises a polyvalent carboxylic acid compound, at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 to 13 of the periodic table, and an aromatic monocyclic compound having 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton. A carboxylic acid compound.

本発明に用いられる多価カルボン酸化合物としては、特に限定されるものではないが、ジカルボン酸化合物、トリカルボン酸化合物、テトラカルボン酸化合物などを使用することができる。ジカルボン酸化合物としては、例えば、コハク酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、フマル酸、ムコン酸、2,3−ピラジンジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、2,5−ピリジンジカルボン酸、3,5−ピリジンジカルボン酸、2,5−チオフェンジカルボン酸、2,2’−ジチオフェンジカルボン酸などが挙げられる。トリカルボン酸化合物としては、例えば、トリメシン酸、トリメリット酸、ビフェニル−3,4’,5−トリカルボン酸、1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン、1,3,5−トリス(4’−カルボキシ[1,1’−ビフェニル]−4−イル)ベンゼンなどが挙げられる。テトラカルボン酸化合物としては、例えば、ピロメリット酸、[1,1’:4’,1’’]ターフェニル−3,3’’,5,5’’−テトラカルボン酸、1,2,4,5−テトラキス(4−カルボキシフェニル)ベンゼンなどが挙げられる。   Although it does not specifically limit as a polyvalent carboxylic acid compound used for this invention, A dicarboxylic acid compound, a tricarboxylic acid compound, a tetracarboxylic acid compound, etc. can be used. Examples of the dicarboxylic acid compound include succinic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, fumaric acid, muconic acid, 2,3-pyrazinedicarboxylic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6 -Naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, 2,5-pyridinedicarboxylic acid, 3,5-pyridinedicarboxylic acid, 2,5-thiophenedicarboxylic acid, 2,2 ' -Dithiophene dicarboxylic acid etc. are mentioned. Examples of the tricarboxylic acid compound include trimesic acid, trimellitic acid, biphenyl-3,4 ', 5-tricarboxylic acid, 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene, 1,3,5-tris ( 4'-carboxy [1,1'-biphenyl] -4-yl) benzene and the like. Examples of the tetracarboxylic acid compound include pyromellitic acid, [1,1 ′: 4 ′, 1 ″] terphenyl-3,3 ″, 5,5 ″ -tetracarboxylic acid, 1,2,4. , 5-tetrakis (4-carboxyphenyl) benzene and the like.

これらの中でもトリカルボン酸化合物が好ましく、芳香族トリカルボン酸化合物(例えば、トリメシン酸、トリメリット酸、ビフェニル−3,4’,5−トリカルボン酸、1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン、1,3,5−トリス(4’−カルボキシ[1,1’−ビフェニル]−4−イル)ベンゼンなど。)がより好ましい。多価カルボン酸化合物は、単独で用いてもよく、2種以上の多価カルボン酸化合物を混合して用いてもよい。また、本発明の金属錯体は、単一の多価カルボン酸化合物からなる金属錯体を2種以上混合したものでもよい。また、該多価カルボン酸化合物は、酸無水物やアルカリ金属塩の形で用いてもよい。   Among these, tricarboxylic acid compounds are preferable, and aromatic tricarboxylic acid compounds (for example, trimesic acid, trimellitic acid, biphenyl-3,4 ', 5-tricarboxylic acid, 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene 1,3,5-tris (4′-carboxy [1,1′-biphenyl] -4-yl) benzene, etc.) is more preferable. The polyvalent carboxylic acid compound may be used alone, or two or more polyvalent carboxylic acid compounds may be mixed and used. The metal complex of the present invention may be a mixture of two or more metal complexes composed of a single polyvalent carboxylic acid compound. The polyvalent carboxylic acid compound may be used in the form of an acid anhydride or an alkali metal salt.

該多価カルボン酸化合物は、カルボキシル基以外に置換基をさらに有していてもよい。置換基を有する多価カルボン酸は、芳香族多価カルボン酸が好ましく、置換基は芳香族多価カルボン酸の芳香環に結合したものが好ましい。置換基の数は1、2または3個が挙げられる。置換基としては、特に限定されないが、例えばアルキル基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基などの直鎖または分岐を有する炭素数1〜5のアルキル基)、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基,n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基など)、アミノ基、モノアルキルアミノ基(メチルアミノ基など)、ジアルキルアミノ基(ジメチルアミノ基など)、ホルミル基、エポキシ基、アシロキシ基(アセトキシ基、n−プロパノイルオキシ基、n−ブタノイルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基など)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基など)、ニトロ基、シアノ基、水酸基、アセチル基、トリフルオロメチル基などが挙げられる。具体的には、2−ニトロテレフタル酸、2−フルオロテレフタル酸、1,2,3,4−テトラフルオロテレフタル酸、2,4,6−トリフルオロ−1,3,5−ベンゼントリカルボン酸などの置換基を有する多価カルボン酸化合物が挙げられる。   The polyvalent carboxylic acid compound may further have a substituent in addition to the carboxyl group. The polyvalent carboxylic acid having a substituent is preferably an aromatic polyvalent carboxylic acid, and the substituent is preferably bonded to the aromatic ring of the aromatic polyvalent carboxylic acid. The number of substituents may be 1, 2 or 3. Although it does not specifically limit as a substituent, For example, linear or branched, such as an alkyl group (Methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, etc.). Having a C1-C5 alkyl group), halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, Isobutoxy group, tert-butoxy group, etc.), amino group, monoalkylamino group (methylamino group etc.), dialkylamino group (dimethylamino group etc.), formyl group, epoxy group, acyloxy group (acetoxy group, n-propanoyl) Oxy group, n-butanoyloxy group, pivaloyloxy group, benzoyloxy group, etc.), alcohol Aryloxycarbonyl group (methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, etc. n- butoxycarbonyl group), a nitro group, a cyano group, a hydroxyl group, an acetyl group, and a trifluoromethyl group. Specifically, 2-nitroterephthalic acid, 2-fluoroterephthalic acid, 1,2,3,4-tetrafluoroterephthalic acid, 2,4,6-trifluoro-1,3,5-benzenetricarboxylic acid, etc. Examples thereof include polyvalent carboxylic acid compounds having a substituent.

本発明に用いられる周期表の2〜13族に属する金属のイオンとしては、例えば、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、スカンジウムイオン、ランタノイドイオン(ランタンイオン、テルビウムイオン、ルテチウムイオンなど)、アクチノイドイオン(アクチニウムイオン、ローレンシウムイオンなど)、ジルコニウムイオン、バナジウムイオン、クロムイオン、モリブデンイオン、マンガンイオン、鉄(II)イオン、鉄(III)イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、亜鉛イオン、カドミウムイオン、アルミニウムイオンなどを使用することができ、中でもスカンジウムイオン、ランタノイドイオン、クロムイオン、鉄(III)イオン、銅イオン及びアルミニウムイオンが好ましく、アルミニウムイオンがより好ましい。金属イオンは、単一の金属イオンを使用することが好ましいが、2種類以上の金属イオンを混合して用いてもよい。また、本発明の金属錯体は、単一の金属イオンからなる金属錯体を2種以上混合したものでもよい。   Examples of ions of metals belonging to Groups 2 to 13 of the periodic table used in the present invention include magnesium ions, calcium ions, scandium ions, lanthanoid ions (such as lanthanum ions, terbium ions, and lutetium ions), and actinoid ions (actinium ions). ), Zirconium ion, vanadium ion, chromium ion, molybdenum ion, manganese ion, iron (II) ion, iron (III) ion, cobalt ion, nickel ion, copper ion, zinc ion, cadmium ion, aluminum ion Among them, scandium ions, lanthanoid ions, chromium ions, iron (III) ions, copper ions and aluminum ions are preferable, and aluminum ions are more preferable. Arbitrariness. The metal ion is preferably a single metal ion, but two or more kinds of metal ions may be mixed and used. The metal complex of the present invention may be a mixture of two or more metal complexes composed of a single metal ion.

該金属イオンは金属塩の形で用いてもよい。金属塩としては、例えば、マグネシウム塩、カルシウム塩、スカンジウム塩、ランタノイド塩(ランタン塩、テルビウム塩、ルテチウム塩など)、アクチノイド塩(アクチニウム塩、ローレンシウム塩など)、ジルコニウム塩、バナジウム塩、クロム塩、モリブデン塩、マンガン塩、鉄(II)塩、鉄(III)塩、コバルト塩、ニッケル塩、銅塩、亜鉛塩、カドミウム塩、アルミニウム塩などを使用することができ、中でもスカンジウム塩、ランタノイド塩、クロム塩、鉄(III)塩、銅塩及びアルミニウム塩が好ましく、アルミニウム塩がより好ましい。金属塩は、単一の金属塩を使用することが好ましいが、2種以上の金属塩を混合して用いてもよい。また、これらの金属塩としては、酢酸塩、ギ酸塩などの有機酸塩、硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、炭酸塩などの無機酸塩を使用することができる。   The metal ion may be used in the form of a metal salt. Examples of metal salts include magnesium salts, calcium salts, scandium salts, lanthanoid salts (such as lanthanum salts, terbium salts, and lutetium salts), actinoid salts (such as actinium salts and lauren salts), zirconium salts, vanadium salts, chromium salts, Molybdenum salt, manganese salt, iron (II) salt, iron (III) salt, cobalt salt, nickel salt, copper salt, zinc salt, cadmium salt, aluminum salt, etc. can be used, among which scandium salt, lanthanoid salt, Chromium salts, iron (III) salts, copper salts and aluminum salts are preferred, and aluminum salts are more preferred. The metal salt is preferably a single metal salt, but two or more metal salts may be mixed and used. Further, as these metal salts, organic acid salts such as acetates and formates, inorganic acid salts such as sulfates, nitrates, hydrochlorides, hydrobromides and carbonates can be used.

本発明に用いられる芳香族モノカルボン酸化合物の母骨格の炭素数は4〜14個である。該芳香族モノカルボン酸化合物は、複素芳香族モノカルボン酸化合物であってもよい。ここで、「母骨格の炭素数」とは、置換基(カルボキシル基も含む)の炭素数を除いた環構造のみの炭素数を意味する。例えば、2−チオフェンカルボン酸(母骨格の炭素数4)、3−ピリジンカルボン酸(母骨格の炭素数5)、4−ピリジンカルボン酸(母骨格の炭素数5)、安息香酸(母骨格の炭素数6)、2−ナフタレンカルボン酸(母骨格の炭素数10)、9−アントラセンカルボン酸(母骨格の炭素数14)などを使用することができる。これらの中でも、母骨格の炭素数4〜10個の芳香族モノカルボン酸化合物が好ましく、4〜6個がより好ましく、6個(安息香酸)が特に好ましく使用できる。芳香族モノカルボン酸化合物は単独で用いてもよく、2種以上の芳香族モノカルボン酸化合物を混合して用いてもよい。また、本発明の金属錯体は、単一の芳香族モノカルボン酸化合物からなる金属錯体を2種以上混合したものでもよい。   The aromatic monocarboxylic acid compound used in the present invention has 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton. The aromatic monocarboxylic acid compound may be a heteroaromatic monocarboxylic acid compound. Here, the “carbon number of the mother skeleton” means the carbon number of only the ring structure excluding the carbon number of the substituent (including the carboxyl group). For example, 2-thiophenecarboxylic acid (4 carbon atoms in the mother skeleton), 3-pyridinecarboxylic acid (5 carbon atoms in the mother skeleton), 4-pyridinecarboxylic acid (5 carbon atoms in the mother skeleton), benzoic acid (of the mother skeleton) Carbon number 6), 2-naphthalene carboxylic acid (mother skeleton carbon number 10), 9-anthracene carboxylic acid (mother skeleton carbon number 14), and the like can be used. Among these, an aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 10 carbon atoms in the mother skeleton is preferable, 4 to 6 is more preferable, and 6 (benzoic acid) is particularly preferable. The aromatic monocarboxylic acid compound may be used alone, or two or more aromatic monocarboxylic acid compounds may be mixed and used. The metal complex of the present invention may be a mixture of two or more metal complexes composed of a single aromatic monocarboxylic acid compound.

該芳香族モノカルボン酸化合物は、カルボキシル基以外に置換基をさらに有していてもよい。置換基の数は1、2または3個が挙げられる。置換基としては、例えばアルキル基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基などの直鎖または分岐を有する炭素数1〜5のアルキル基)、アリール基(フェニル基など)、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基,n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基など)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基など)、ニトロ基、シアノ基、水酸基、アセチル基、トリフルオロメチル基などが挙げられる。また、該芳香族モノカルボン酸化合物は、アルカリ金属塩の形で用いてもよい。   The aromatic monocarboxylic acid compound may further have a substituent in addition to the carboxyl group. The number of substituents may be 1, 2 or 3. Examples of the substituent include, for example, an alkyl group (methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, etc. 5 alkyl group), aryl group (such as phenyl group), halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n- Butoxy, isobutoxy, tert-butoxy, etc.), alkoxycarbonyl (methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, n-butoxycarbonyl, etc.), nitro, cyano, hydroxyl, acetyl, tri A fluoromethyl group etc. are mentioned. The aromatic monocarboxylic acid compound may be used in the form of an alkali metal salt.

本発明の金属錯体を構成する多価カルボン酸化合物と母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物の組成比は、特に限定されるものではないが、多価カルボン酸化合物:芳香族モノカルボン酸化合物=3:1〜5,000:1の範囲内であることが好ましく、多価カルボン酸化合物:芳香族モノカルボン酸化合物=3:1〜2,500:1の範囲内であるとより好ましく、5:1〜1,000:1の範囲内であると特に好ましい。   Although the composition ratio of the polyvalent carboxylic acid compound constituting the metal complex of the present invention and the aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms of the mother skeleton is not particularly limited, the polyvalent carboxylic acid compound: aromatic Group monocarboxylic acid compound = preferably within the range of 3: 1 to 5,000: 1, polyvalent carboxylic acid compound: aromatic monocarboxylic acid compound = within the range of 3: 1 to 2,500: 1 More preferably, it is more preferably in the range of 5: 1 to 1,000: 1.

本発明の金属錯体を構成する多価カルボン酸化合物と母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物の組成比は、金属錯体を分解して均一な溶液とした後に、ガスクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー、NMRなどを用いて分析することで決定することができるが、これらに限定されるものではない。   The composition ratio between the polyvalent carboxylic acid compound constituting the metal complex of the present invention and the aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms of the mother skeleton is determined by gas chromatography after decomposing the metal complex to obtain a uniform solution. It can be determined by analysis using high performance liquid chromatography, NMR or the like, but is not limited thereto.

本発明の金属錯体は、多価カルボン酸化合物と、周期表の2〜13族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物とを、溶媒中で数十分から数日間反応させ、析出させて製造することができる。このとき、反応溶液を攪拌しながら反応を行うことが好ましい。また、超音波またはマイクロウェーブ照射下で反応を行ってもよい。例えば、上記金属イオンを含む金属塩の水溶液または有機溶媒溶液と、多価カルボン酸化合物及び芳香族モノカルボン酸化合物を含有する水溶液または有機溶媒溶液とを、常圧下で混合して、攪拌しながら反応させることにより本発明の金属錯体を得ることができる。また、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物は、反応初期から共存させても、反応後期に添加してもよいが、反応初期から共存させるのが好ましい。   The metal complex of the present invention comprises a polyvalent carboxylic acid compound, at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 to 13 of the periodic table, and an aromatic monocyclic compound having 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton. It can be produced by reacting a carboxylic acid compound in a solvent for several tens of minutes to several days and depositing it. At this time, it is preferable to carry out the reaction while stirring the reaction solution. Moreover, you may react under an ultrasonic wave or a microwave irradiation. For example, an aqueous solution or organic solvent solution of a metal salt containing the above metal ion and an aqueous solution or organic solvent solution containing a polyvalent carboxylic acid compound and an aromatic monocarboxylic acid compound are mixed under normal pressure and stirred. The metal complex of this invention can be obtained by making it react. Further, the aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms of the mother skeleton may be present at the beginning of the reaction or may be added at the later stage of the reaction, but is preferably present at the beginning of the reaction.

金属錯体の製造に用いる溶媒としては、有機溶媒、水またはそれらの混合溶媒を使用することができる。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ジエチルエーテル、ブタノール、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、塩化メチレン、クロロホルム、アセトン、酢酸エチル、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、水またはこれらの混合溶媒を使用することができる。   As a solvent used for producing the metal complex, an organic solvent, water, or a mixed solvent thereof can be used. Specifically, methanol, ethanol, propanol, diethyl ether, butanol, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, hexane, cyclohexane, heptane, benzene, toluene, methylene chloride, chloroform, acetone, ethyl acetate, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, water or a mixed solvent thereof can be used.

反応温度としては、使用する溶媒に応じて適宜に選択すればよいが、253〜463Kが好ましく、298〜423Kがより好ましい。   The reaction temperature may be appropriately selected according to the solvent to be used, but is preferably from 253 to 463K, more preferably from 298 to 423K.

金属錯体を製造するときの金属塩と多価カルボン酸化合物の混合比率は、金属塩:多価カルボン酸化合物=1:5〜8:1のモル比の範囲内が好ましく、1:3〜6:1のモル比の範囲内がより好ましい。   The mixing ratio of the metal salt and the polyvalent carboxylic acid compound when producing the metal complex is preferably in the range of a molar ratio of metal salt: polyvalent carboxylic acid compound = 1: 5 to 8: 1, and 1: 3 to 6 A molar ratio in the range of 1 is more preferable.

多価カルボン酸化合物と母骨格の炭素数4〜14の香族モノカルボン酸化合物の混合比率は、多価カルボン酸化合物:芳香族モノカルボン酸化合物=1:1,000〜5,000:1のモル比の範囲内が好ましく、1:100〜1,000:1のモル比の範囲内がより好ましい。   The mixing ratio of the polyvalent carboxylic acid compound and the aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms of the mother skeleton is: polyvalent carboxylic acid compound: aromatic monocarboxylic acid compound = 1: 1,000 to 5,000: 1. Is preferably within the range of the molar ratio of 1: 100 to 1,000: 1.

金属錯体を製造するための混合溶液における多価カルボン酸化合物のモル濃度は0.01〜5.0mol/Lが好ましい。また、金属塩のモル濃度は0.01〜5.0mol/Lが好ましく、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物のモル濃度は0.01〜150mol/Lが好ましい。これより低い濃度で反応を行っても目的とする金属錯体は得られるが、収率が低下するため好ましくない。   The molar concentration of the polyvalent carboxylic acid compound in the mixed solution for producing the metal complex is preferably 0.01 to 5.0 mol / L. Further, the molar concentration of the metal salt is preferably 0.01 to 5.0 mol / L, and the molar concentration of the aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms of the mother skeleton is preferably 0.01 to 150 mol / L. Even if the reaction is performed at a concentration lower than this, the desired metal complex can be obtained, but this is not preferable because the yield decreases.

反応が終了したことは吸光光度法、ガスクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィーなどにより原料の残存量を定量することにより確認することができるが、これらに限定されるものではない。反応終了後、得られた混合液を吸引濾過に付して沈殿物を集め、有機溶媒による洗浄後、373K程度で数時間真空乾燥することにより、本発明の金属錯体を得ることができる。   The completion of the reaction can be confirmed by quantifying the remaining amount of the raw material by an absorptiometric method, gas chromatography, high performance liquid chromatography or the like, but is not limited thereto. After completion of the reaction, the obtained mixed solution is subjected to suction filtration to collect a precipitate, washed with an organic solvent, and then vacuum dried at about 373 K for several hours to obtain the metal complex of the present invention.

本発明の金属錯体は多孔質体であり、その細孔中にガスなどの低分子を吸着し、また脱着することができるため、各種ガスの吸着材、吸蔵材及び分離材として用いることができる。ただし、製造時に使用した溶媒が吸着した状態ではガスを吸着しない。そのため、本発明の吸着材、吸蔵材、或いは分離材として使用する際には、予め得られた金属錯体について真空乾燥を行い、細孔内の溶媒を取り除くことが必要である。通常は金属錯体が分解しない程度の温度(例えば298K〜523K以下)で真空乾燥を行えばよく、その温度はより低温(例えば298K〜393K以下)であることが好ましい。この操作は、超臨界二酸化炭素による洗浄によっても代えることができ、より効果的である。   Since the metal complex of the present invention is a porous body and can adsorb and desorb low molecules such as gas in its pores, it can be used as an adsorbent, occlusion material and separation material for various gases. . However, gas is not adsorbed in a state where the solvent used in the production is adsorbed. Therefore, when used as the adsorbent, occlusion material, or separation material of the present invention, it is necessary to vacuum dry the previously obtained metal complex to remove the solvent in the pores. Usually, vacuum drying may be performed at a temperature at which the metal complex is not decomposed (for example, 298K to 523K or less), and the temperature is preferably lower (for example, 298K to 393K or less). This operation can be replaced by cleaning with supercritical carbon dioxide, and is more effective.

本発明の金属錯体は、用いる多価カルボン酸化合物、金属イオン及び該金属イオンに多座配位可能な有機配位子の種類により、一次元、二次元、或いは三次元の集積構造をとる。   The metal complex of the present invention has a one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional integrated structure depending on the polyvalent carboxylic acid compound used, the metal ion, and the type of organic ligand that can be multidentately coordinated with the metal ion.

一次元の集積構造を有する金属錯体の例としては2,3−ピラジンジカルボン酸と銅イオンとからなる金属錯体が、二次元の集積構造を有する金属錯体の例としてはテレフタル酸と銅イオンとからなる金属錯体が、三次元の集積構造を有する金属錯体の例としてはトリメシン酸と銅イオンとからなる金属錯体が、それぞれ挙げられる。   An example of a metal complex having a one-dimensional integrated structure is a metal complex composed of 2,3-pyrazinedicarboxylic acid and a copper ion, and an example of a metal complex having a two-dimensional integrated structure is from terephthalic acid and a copper ion. Examples of metal complexes in which the metal complex has a three-dimensional integrated structure include metal complexes composed of trimesic acid and copper ions.

本発明の金属錯体は、用いるモノカルボン酸化合物の種類及び使用量により、粒径やモルフォロジーを制御することができる。金属錯体の粒径は、例えばレーザ回折法、動的光散乱法、画像イメージング法、重力沈降法などにより確認できるが、これらに限定されるものではない。   In the metal complex of the present invention, the particle size and morphology can be controlled by the type and amount of the monocarboxylic acid compound used. The particle size of the metal complex can be confirmed by, for example, a laser diffraction method, a dynamic light scattering method, an image imaging method, a gravity sedimentation method, or the like, but is not limited thereto.

一例として、多価カルボン酸化合物としてトリメシン酸を、金属イオンとして銅イオンを有する金属錯体について詳しく述べる。該金属錯体は、六配位の銅イオン二つがトリメシン酸のカルボキシレートイオン四つで架橋されたパドルホイール構造と呼ばれるユニット(図1)が、八面体の八面の内四面に属する六つの頂点に配置されており(図2)、この八面体構造同士が結合することで三次元細孔を形成している(図3)。   As an example, a metal complex having trimesic acid as a polyvalent carboxylic acid compound and copper ions as metal ions will be described in detail. The metal complex has a unit called a paddle wheel structure (Fig. 1) in which two hexacoordinate copper ions are bridged with four trimesic acid carboxylate ions. (FIG. 2), and the octahedral structures are bonded to each other to form a three-dimensional pore (FIG. 3).

該金属錯体が三次元細孔を有することは、例えば単結晶X線構造解析、粉末X線結晶構造解析、単結晶中性子構造解析などにより確認できるが、これらに限定されるものではない。   The fact that the metal complex has three-dimensional pores can be confirmed by, for example, single crystal X-ray structure analysis, powder X-ray crystal structure analysis, single crystal neutron structure analysis, but is not limited thereto.

多価カルボン酸化合物と金属イオンとを反応させる際に、芳香族モノカルボン酸化合物を共存させることで、金属イオンと多価カルボン酸化合物との反応と金属イオンと芳香族モノカルボン酸化合物との反応が競争することになる。芳香族モノカルボン酸化合物が金属イオンに配位した場合、芳香族モノカルボン酸化合物の配位部位は1箇所しかないので、その配位箇所における結晶の成長は停止するため、芳香族モノカルボン酸化合物は、結晶生長反応における停止剤と見なすことができる。一方で、金属イオンと芳香族モノカルボン酸化合物との反応は可逆であるので、結晶核生成速度及び結晶成長速度が制御され、粒径や粒形の制御のみならず、結晶欠陥が少ない金属錯体を得ることが可能となる。結晶欠陥が少ない本発明の金属錯体は、例えばガス吸着性能、ガス吸蔵性能或いはガス分離性能に優れる。   When the polyvalent carboxylic acid compound is reacted with the metal ion, the reaction between the metal ion and the polyvalent carboxylic acid compound and the reaction between the metal ion and the aromatic monocarboxylic acid compound are allowed to coexist with the aromatic monocarboxylic acid compound. The reaction will be competitive. When the aromatic monocarboxylic acid compound is coordinated to a metal ion, since there is only one coordination site of the aromatic monocarboxylic acid compound, crystal growth stops at that coordination site, so the aromatic monocarboxylic acid The compound can be regarded as a terminator in the crystal growth reaction. On the other hand, since the reaction between the metal ion and the aromatic monocarboxylic acid compound is reversible, the crystal nucleation rate and crystal growth rate are controlled, and the metal complex has few crystal defects as well as control of the particle size and particle shape. Can be obtained. The metal complex of the present invention having few crystal defects is excellent in, for example, gas adsorption performance, gas storage performance, or gas separation performance.

前記の性能向上メカニズムは推定ではあるが、例え前記メカニズムに従っていない場合でも、本発明で規定する要件を満足するのであれば、本発明の技術的範囲に包含される。   The performance improvement mechanism is an estimation, but even if it does not follow the mechanism, it is included in the technical scope of the present invention as long as it satisfies the requirements defined in the present invention.

本発明の金属錯体は、各種ガスの吸着性能、吸蔵性能及び分離性能に優れている。従って、本発明の金属錯体は、各種ガスの吸着材、吸着材及び分離材として有用であり、これらも本発明の権利範囲に含まれる。   The metal complex of the present invention is excellent in various gas adsorption performance, occlusion performance, and separation performance. Therefore, the metal complex of the present invention is useful as an adsorbent, adsorbent and separator for various gases, and these are also included in the scope of the present invention.

本発明の吸着材、吸蔵材及び分離材は、例えば、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素(メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロペン、メチルアセチレン、プロパジエン、ブタン、1−ブテン、イソブテン、1−ブチン、2−ブチン、1,3−ブタジエン、メチルアレンなど)、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなど)、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン(ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサンなど)、水蒸気または有機蒸気などのガスを吸着、吸蔵、分離するために好適に使用できる。本発明の分離材にあっては、特に、メタンと二酸化炭素、水素と二酸化炭素、窒素と二酸化炭素、エチレンと二酸化炭素、メタンとエタン、エチレンとエタン、窒素と酸素、酸素とアルゴン、窒素とメタン、空気とメタンなどを、圧力スイング吸着法や温度スイング吸着法により分離するのに適している。   Examples of the adsorbent, occlusion material, and separation material of the present invention include carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, and hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms (methane, ethane, ethylene, acetylene, propane, propene, methyl Acetylene, propadiene, butane, 1-butene, isobutene, 1-butyne, 2-butyne, 1,3-butadiene, methylallene, etc.), noble gases (helium, neon, argon, krypton, xenon, etc.), hydrogen sulfide, ammonia , Sulfur oxides, nitrogen oxides, siloxanes (hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, etc.), water vapor or organic vapor can be suitably used to adsorb, occlude, and separate gases. In the separation material of the present invention, in particular, methane and carbon dioxide, hydrogen and carbon dioxide, nitrogen and carbon dioxide, ethylene and carbon dioxide, methane and ethane, ethylene and ethane, nitrogen and oxygen, oxygen and argon, nitrogen and It is suitable for separating methane, air and methane by pressure swing adsorption method or temperature swing adsorption method.

有機蒸気とは、常温、常圧で液体状の有機物質の気化ガスを意味する。このような有機物質としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類;トリメチルアミンなどのアミン類;ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどのアルデヒド類;ペンタン、イソプレン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、オクタン、1−オクテン、シクロオクタン、シクロオクテン、1,5−シクロオクタジエン、4−ビニル−1−シクロヘキセン、1,5,9−シクロドデカトリエンなどの炭素数5〜16の炭化水素;ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類;塩化メチル、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。   The organic vapor means a vaporized organic substance that is liquid at normal temperature and pressure. Examples of such organic substances include alcohols such as methanol and ethanol; amines such as trimethylamine; aldehydes such as formaldehyde and acetaldehyde; pentane, isoprene, hexane, cyclohexane, heptane, methylcyclohexane, octane, 1-octene, cyclohexane C5-C16 hydrocarbons such as octane, cyclooctene, 1,5-cyclooctadiene, 4-vinyl-1-cyclohexene, 1,5,9-cyclododecatriene; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate and ethyl acetate; halogenated hydrocarbons such as methyl chloride and chloroform.

本発明の金属錯体または吸着材、吸蔵材及び分離材は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、必要に応じて、二酸化チタン、二酸化珪素、酸化アルミニウム、モンモリロナイト、カオリン、ベントナイト、ハロイサイト、ジッカイト、ナクライト、アナウキサイト、テトラアルコキシシラン(テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシランなど)、デンプン、セルロース、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレンなどのバインダーと共に成形することもできる。バインダーの成形体中の濃度は通常0.1〜20重量%とする。また、紙などの天然もしくは合成繊維、或いはガラスもしくはアルミナなどの無機繊維と組み合わせて複合化してもよい。   The metal complex or adsorbent of the present invention, the occlusion material, and the separation material are within a range that does not impair the effects of the present invention, if necessary, titanium dioxide, silicon dioxide, aluminum oxide, montmorillonite, kaolin, bentonite, halloysite, Dickite, nacrite, anaukisite, tetraalkoxysilane (tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, etc.), starch, cellulose, cellulose acetate, polyvinyl alcohol, polyamide, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyether It can also be molded together with a binder such as sulfone, polyolefin and polytetrafluoroethylene. The concentration of the binder in the molded body is usually 0.1 to 20% by weight. Further, it may be combined with natural or synthetic fibers such as paper, or inorganic fibers such as glass or alumina.

本発明の金属錯体または吸着材、吸蔵材及び分離材の使用形態は特に限定されない。例えば、粉末のまま用いてもよいし、ペレット、フィルム、シート、プレート、パイプ、チューブ、棒状体、粒状体、各種異形成形体、繊維、中空糸、織布、編布、不織布などに成形して用いてもよい。   The usage form of the metal complex or adsorbent, occlusion material and separation material of the present invention is not particularly limited. For example, it may be used as a powder, or formed into pellets, films, sheets, plates, pipes, tubes, rods, granules, various deformed shapes, fibers, hollow fibers, woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics, etc. May be used.

本発明の金属錯体または吸着材、吸蔵材もしくは分離材を含むペレットの作製方法としては、特に限定はなく、従来から知られているペレット化方法のいずれもが採用できる。よりペレットの高密度化が行えるとの観点から、打錠成型法が好ましい。通常、打錠成型の際には、金属錯体または金属錯体と上記バインダーとの組成物を予め調製し、これを市販の錠剤成型機を用いて加圧下で一定形状に固形化する。このとき、必要に応じて調製物に黒鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの滑剤を添加してもよい。   The method for producing a pellet containing the metal complex or adsorbent, occlusion material or separation material of the present invention is not particularly limited, and any conventionally known pelletization method can be employed. The tableting method is preferable from the viewpoint that the density of the pellet can be increased. Usually, at the time of tableting molding, a metal complex or a composition of the metal complex and the binder is prepared in advance, and this is solidified into a fixed shape under pressure using a commercially available tablet molding machine. At this time, if necessary, a lubricant such as graphite and magnesium stearate may be added to the preparation.

本発明の金属錯体または吸着材、吸蔵材もしくは分離材を含むシートの作製方法としては、特に限定はなく、従来から知られているシート化方法のいずれもが採用できる。よりシートの高密度化が行えるとの観点から、湿式抄紙法が好ましい。湿式抄紙法は、水に原材料を分散させて、網で濾過し、乾燥する製造方法である。   The method for producing a sheet containing the metal complex or adsorbent, occlusion material or separation material of the present invention is not particularly limited, and any conventionally known sheeting method can be employed. The wet papermaking method is preferable from the viewpoint that the sheet can be densified. The wet papermaking method is a manufacturing method in which raw materials are dispersed in water, filtered through a net, and dried.

異形成形体の例として、ハニカム形状を挙げることができる。本発明の金属錯体または吸着材、吸蔵材若しくは分離材を含むシートをハニカム形状とする方法としては、従来から知られている加工方法のいずれもが採用できる。なお、本発明においてハニカム形状とは、断面が六画形状のものの他、四角、正弦波形、ロール形のものなど中空多角柱、円柱などの中空柱体が連続したものをいう。例えば、正弦波形のハニカム形状とするには、まず当該シートを賦形ロールに通して波形に賦形し、波形の当該シートの片面または両面に平らなシートを接合する。これを積層化して正弦波形のハニカム形状のフィルターとする。ここで、波形の頂点に接着剤を付けて固定するのが普通であるが、波形の本発明の金属錯体等を含む当該シートを積層するとその間にある平らなシートは必然的に固定されるので、必ずしも接着剤を付ける必要はない。なお、接着剤を付ける場合はシートの吸着能を損なわないものを使用する必要がある。接着剤としては、例えば、コーンスターチ、酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂などを使用することができる。ガス吸着性能を高めるためには、波形の当該シートの接着ピッチを小さくし、山高さを低くするとよい。ピッチは0.5〜8mmが好ましく、山高さは0.4〜5mmが好ましい。   A honeycomb shape can be given as an example of the deformed shape. Any of the conventionally known processing methods can be employed as a method for forming a sheet containing the metal complex or adsorbent, occlusion material or separation material of the present invention into a honeycomb shape. In addition, in the present invention, the honeycomb shape refers to a continuous hollow column body such as a square, sinusoidal, or roll-shaped hollow polygonal column or a cylinder in addition to a hexagonal cross section. For example, in order to obtain a sinusoidal honeycomb shape, first, the sheet is passed through a shaping roll and shaped into a corrugated shape, and a flat sheet is bonded to one or both sides of the corrugated sheet. This is laminated to form a sinusoidal honeycomb filter. Here, it is common to fix the apex of the corrugation with an adhesive, but when the sheet containing the corrugated metal complex of the present invention is laminated, the flat sheet in between is necessarily fixed. It is not always necessary to apply an adhesive. In addition, when attaching an adhesive agent, it is necessary to use what does not impair the adsorption | suction ability of a sheet | seat. As the adhesive, for example, corn starch, vinyl acetate resin, acrylic resin, or the like can be used. In order to improve the gas adsorption performance, it is preferable to reduce the adhesion pitch of the corrugated sheet and reduce the peak height. The pitch is preferably 0.5 to 8 mm, and the peak height is preferably 0.4 to 5 mm.

本発明の金属錯体(または本発明の吸着材)は、その吸着性能を活かしてキャニスタに用いることもできる。キャニスタとは、車輌内の燃料タンク内で蒸発した燃料が大気に拡散するのを防止するための装置として広く用いられているものである。このキャニスタは、表面に接触した燃料蒸気を吸着するとともに、空気の流れにより燃料蒸気を離脱する性質を有する吸着材を内部に内装しており、本発明の金属錯体からなる吸着材は、当該吸着材として好適に使用できる。本発明の金属錯体からなる吸着材を内装してあるキャニスタは、従来の活性炭などを吸着材として内装してあるキャニスタに比べ、優れた吸着性能を示し、燃料蒸気の吸着量を向上させることができる。従って、より吸着性能が大きなキャニスタを必要とするハイブリッド車向けのキャニスタとして特に有用である。   The metal complex of the present invention (or the adsorbent of the present invention) can also be used in a canister by taking advantage of its adsorption performance. A canister is widely used as a device for preventing fuel evaporated in a fuel tank in a vehicle from diffusing into the atmosphere. The canister adsorbs the fuel vapor in contact with the surface and has an internal adsorbent having the property of releasing the fuel vapor by the air flow, and the adsorbent made of the metal complex of the present invention includes the adsorbent. It can be suitably used as a material. The canister having the adsorbent made of the metal complex of the present invention has superior adsorption performance and can improve the amount of fuel vapor adsorbed compared to the canister having the activated carbon as an adsorbent. it can. Therefore, the present invention is particularly useful as a canister for a hybrid vehicle that requires a canister with higher adsorption performance.

本発明の金属錯体(または本発明の吸蔵材)は、その吸蔵性能を活かしてガス貯蔵装置に用いることもできる。ガス貯蔵装置の例としては、気密保持可能でガスの出入口を備えた耐圧容器の内部にガス吸蔵空間を設け、該貯蔵空間に本発明の金属錯体からなる吸蔵材を内装したガス貯蔵装置がある。当該ガス貯蔵装置に所望のガスを圧入することにより、内装した吸蔵材に当該ガスを吸着させ貯蔵することができる。ガス貯蔵装置からガスを取り出すときは、圧力弁を開放し、耐圧容器内の内圧を低下させることでガスを脱着させることができる。ガス貯蔵空間に吸蔵材を内装するにあたっては、本発明の金属錯体を粉末状で内装してもよいが、取り扱い性などの観点から、本発明の金属錯体を成形加工したペレット状のものを用いてもよい。   The metal complex of the present invention (or the storage material of the present invention) can also be used in a gas storage device taking advantage of its storage performance. As an example of the gas storage device, there is a gas storage device in which a gas storage space is provided inside a pressure-resistant container that can be kept airtight and has a gas inlet / outlet, and the storage space includes the storage material made of the metal complex of the present invention. . By press-fitting a desired gas into the gas storage device, the gas can be adsorbed and stored in the internal storage material. When taking out the gas from the gas storage device, the gas can be desorbed by opening the pressure valve and reducing the internal pressure in the pressure vessel. When installing the occlusion material in the gas storage space, the metal complex of the present invention may be embedded in powder form, but from the viewpoint of handleability, etc., a pellet-shaped product obtained by molding the metal complex of the present invention is used. May be.

このようなガス貯蔵装置1は、燃料ガスを貯蔵空間3に貯蔵することができ、ガス自動車などの燃料タンク1として好適に用いることができる。本発明のガス貯蔵装置を備えたガス自動車の一例を図4に示す。このガス自動車は、燃料タンク1として本発明の金属錯体が内装された上記ガス貯蔵装置1を備えるとともに、この燃料タンク1からタンク内に貯蔵される天然ガスを得て、燃焼用酸素含有ガス(例えば空気)と混合して、その燃焼により走行駆動力を得る内燃機関としてのエンジンを備えている。前述の燃料タンク1は、耐圧容器2を備えて構成されるとともに、貯蔵対象のガスが出入り可能な一対の出口と入口とを備え、容器2内のガスを加圧状態に維持可能な気密保持機構を構成する一対の弁を、その出入り口夫々に備えている。燃料である天然ガスは、ガスステーションにおいて、加圧状態で燃料タンク1に充填される。該燃料タンク1には、本発明の金属錯体からなる吸蔵材4が内装されており、この吸蔵材4が、天然ガス(メタンを主成分とするガスなど)を常温、加圧状態で吸着する。そして、出口側の弁を開放すると、吸着状態にあるガスは吸蔵材4から脱着され、エンジン側に送られて燃焼して走行駆動力を得ることができる。   Such a gas storage device 1 can store fuel gas in the storage space 3 and can be suitably used as a fuel tank 1 of a gas vehicle or the like. An example of a gas vehicle equipped with the gas storage device of the present invention is shown in FIG. This gas vehicle includes the gas storage device 1 in which the metal complex of the present invention is housed as a fuel tank 1, obtains natural gas stored in the tank from the fuel tank 1, and generates a combustion oxygen-containing gas ( For example, an engine as an internal combustion engine that is mixed with air and obtains driving power by combustion is provided. The fuel tank 1 includes a pressure-resistant container 2 and includes a pair of outlets and an inlet through which a gas to be stored can enter and exit, and is hermetically maintained so that the gas in the container 2 can be maintained in a pressurized state. A pair of valves constituting the mechanism is provided at each of the entrances and exits. Natural gas as fuel is filled into the fuel tank 1 in a pressurized state at a gas station. The fuel tank 1 includes a storage material 4 made of the metal complex of the present invention, and the storage material 4 adsorbs natural gas (such as a gas containing methane as a main component) at room temperature and under pressure. . When the valve on the outlet side is opened, the gas in the adsorbed state is desorbed from the occlusion material 4, sent to the engine side, and combusted to obtain travel driving force.

本発明の金属錯体からなる吸蔵材が内装されていることにより、該燃料タンク1は吸蔵材を充填しない燃料タンクに比べ、見掛けの圧力に対してガスの圧縮率を高くできるため、タンクの肉厚を薄くすることができ、ガス貯蔵装置全体の軽量化が計れるためガス自動車などに有用である。この燃料タンク1は、通常、常温状態にあり、特に冷却されたりすることはなく、気温が上昇する例えば夏場においては、比較的温度が高くなる。このような高温(298〜333K程度)の温度域下においても、本発明の吸蔵材はその吸蔵能を高く保持することができ、有用である。   Since the occlusion material made of the metal complex of the present invention is incorporated, the fuel tank 1 can increase the gas compressibility against the apparent pressure as compared with the fuel tank not filled with the occlusion material. Since the thickness can be reduced and the weight of the entire gas storage device can be reduced, it is useful for gas vehicles and the like. The fuel tank 1 is normally in a normal temperature state, and is not particularly cooled. The temperature of the fuel tank 1 is relatively high in summer, for example, when the temperature rises. Even under such a high temperature range (about 298 to 333 K), the occlusion material of the present invention can keep its occlusion ability high and is useful.

分離方法は、ガスが金属錯体に吸着できる条件でガスと本発明の金属錯体(または本発明の分離材)とを接触させる工程を含む。ガスが金属錯体に吸着できる条件である吸着圧力及び吸着温度は、吸着される物質の種類に応じて適宜設定することができる。例えば、吸着圧力は0.01〜10MPaが好ましく、0.1〜3.5MPaがより好ましい。また、吸着温度は195K〜343Kが好ましく、273〜313Kがより好ましい。   The separation method includes a step of bringing the gas into contact with the metal complex of the present invention (or the separation material of the present invention) under conditions that allow the gas to be adsorbed to the metal complex. The adsorption pressure and the adsorption temperature, which are conditions under which the gas can be adsorbed on the metal complex, can be appropriately set according to the type of substance to be adsorbed. For example, the adsorption pressure is preferably 0.01 to 10 MPa, and more preferably 0.1 to 3.5 MPa. Further, the adsorption temperature is preferably 195K to 343K, and more preferably 273 to 313K.

分離方法は、圧力スイング吸着法または温度スイング吸着法とすることができる。分離方法が圧力スイング吸着法である場合は、分離方法はさらに、圧力を、吸着圧力からガスを金属錯体から脱着させることができる圧力まで昇圧させる工程を含む。脱着圧力は、吸着される物質の種類に応じて適宜設定することができる。例えば、脱着圧力は0.005〜2MPaが好ましく、0.01〜0.1MPaがより好ましい。分離方法が温度スイング吸着法である場合は、分離方法はさらに、温度を、吸着温度からガスを金属錯体から脱着させることができる温度まで昇温させる工程を含む。脱着温度は、吸着される物質の種類に応じて適宜設定することができる。例えば、脱着温度は303〜473Kが好ましく、313〜373Kがより好ましい。   The separation method can be a pressure swing adsorption method or a temperature swing adsorption method. When the separation method is a pressure swing adsorption method, the separation method further includes a step of increasing the pressure from the adsorption pressure to a pressure at which gas can be desorbed from the metal complex. The desorption pressure can be appropriately set according to the type of substance to be adsorbed. For example, the desorption pressure is preferably 0.005 to 2 MPa, and more preferably 0.01 to 0.1 MPa. When the separation method is a temperature swing adsorption method, the separation method further includes a step of raising the temperature from the adsorption temperature to a temperature at which the gas can be desorbed from the metal complex. The desorption temperature can be appropriately set according to the type of substance to be adsorbed. For example, the desorption temperature is preferably 303 to 473K, and more preferably 313 to 373K.

分離方法は、圧力スイング吸着法または温度スイング吸着法である場合、ガスと金属錯体とを接触させる工程と、ガスを金属錯体から脱着させることができる圧力または温度まで変化させる工程を、適宜繰り返すことができる。   When the separation method is a pressure swing adsorption method or a temperature swing adsorption method, the step of bringing the gas into contact with the metal complex and the step of changing the pressure to a temperature or a temperature at which the gas can be desorbed from the metal complex are repeated as appropriate. Can do.

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の実施例および比較例における分析および評価は次のようにして行った。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Analysis and evaluation in the following examples and comparative examples were performed as follows.

(1)粉末X線回折パターンの測定
X線回折装置を用いて、回折角(2θ)=2〜50°の範囲を走査速度1°/分で走査し、対称反射法で測定した。分析条件の詳細を以下に示す。
<分析条件>
装置:株式会社リガク製SmartLab
X線源:CuKα(λ=1.5418Å) 45kV 200mA
ゴニオメーター:横型ゴニオメーター
検出器:D/teX Ultra
ステップ幅:0.02°
スリット:発散スリット=2/3°
受光スリット=0.3mm
散乱スリット=2/3°
(1) Measurement of powder X-ray diffraction pattern Using an X-ray diffractometer, the range of diffraction angle (2θ) = 2 to 50 ° was scanned at a scanning speed of 1 ° / min and measured by a symmetric reflection method. Details of the analysis conditions are shown below.
<Analysis conditions>
Apparatus: SmartLab, manufactured by Rigaku Corporation
X-ray source: CuKα (λ = 1.5418Å) 45 kV 200 mA
Goniometer: Horizontal goniometer Detector: D / teX Ultra
Step width: 0.02 °
Slit: Divergent slit = 2/3 °
Receiving slit = 0.3mm
Scattering slit = 2/3 °

(2)金属錯体に含まれる母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物の定量
金属錯体を4wt%水酸化ナトリウム−d重水溶液に溶解させたサンプルについてH−NMR測定を行い、得られたスペクトルの積分比から算出した。分析条件の詳細を以下に記す。
<分析条件>
装置:日本電子株式会社製JNM−LA500
共鳴周波数:500MHz
溶媒:4wt%水酸化ナトリウム−d重水溶液
基準物質:3−(トリメチルシリル)プロパン酸ナトリウム−d
温度:298K
積算回数:64回
(2) Determination of C4-C14 aromatic monocarboxylic acid compound of mother skeleton contained in metal complex 1 H-NMR measurement was performed on a sample in which the metal complex was dissolved in 4 wt% sodium hydroxide-d heavy aqueous solution. It was calculated from the integral ratio of the obtained spectrum. Details of the analysis conditions are described below.
<Analysis conditions>
Device: JNM-LA500 manufactured by JEOL Ltd.
Resonance frequency: 500 MHz
Solvent: 4 wt% sodium hydroxide-d heavy aqueous solution Reference material: sodium 3- (trimethylsilyl) propanoate-d 4
Temperature: 298K
Integration count: 64 times

(3)吸着等温線の測定
高精度ガス吸着量測定装置を用いて、容量法によりガス吸脱着量の測定を行い、吸着等温線を作成した(JIS Z8831−2に準拠)。このとき、測定に先立って試料を373K、0.5Paで5時間乾燥し、吸着水などを除去した。分析条件の詳細を以下に示す。
<分析条件>
装置:日本ベル株式会社製BELSORP−max
平衡待ち時間:500秒
(3) Measurement of adsorption isotherm Gas adsorption / desorption amount was measured by a volumetric method using a high-accuracy gas adsorption amount measuring device, and an adsorption isotherm was created (based on JIS Z8831-2). At this time, the sample was dried at 373 K and 0.5 Pa for 5 hours prior to measurement to remove adsorbed water and the like. Details of the analysis conditions are shown below.
<Analysis conditions>
Apparatus: BELSORP-max manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.
Equilibrium waiting time: 500 seconds

(4)吸脱着等温線の測定
高圧ガス吸着量測定装置を用いて、容量法によりガス吸脱着量の測定を行い、吸脱着等温線を作成した(JIS Z8831−2に準拠)。このとき、測定に先立って試料を373K、0.5Paで5時間乾燥し、吸着水などを除去した。分析条件の詳細を以下に示す。
<分析条件>
装置:日本ベル株式会社製BELSORP−HP
平衡待ち時間:500秒
(4) Measurement of adsorption / desorption isotherm Using a high-pressure gas adsorption amount measuring device, the gas adsorption / desorption amount was measured by the volume method, and an adsorption / desorption isotherm was created (in accordance with JIS Z8831-2). At this time, the sample was dried at 373 K and 0.5 Pa for 5 hours prior to measurement to remove adsorbed water and the like. Details of the analysis conditions are shown below.
<Analysis conditions>
Apparatus: BELSORP-HP manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.
Equilibrium waiting time: 500 seconds

<合成例1>
窒素雰囲気下、硝酸アルミニウム九水和物1.84g(4.9mmol)、1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン2.15g(4.9mmol)及び安息香酸0.598g(4.9mmol)をN,N−ジエチルホルムアミド107mLに溶解させ、423Kで24時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、エタノールで3回洗浄した。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体1.57gを得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図5に示す。
<Synthesis Example 1>
Under a nitrogen atmosphere, 1.84 g (4.9 mmol) of aluminum nitrate nonahydrate, 2.15 g (4.9 mmol) of 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene and 0.598 g of benzoic acid (4. 9 mmol) was dissolved in 107 mL of N, N-diethylformamide and stirred at 423 K for 24 hours. The precipitated metal complex was collected by suction filtration, and then washed with ethanol three times. Then, it dried at 373K and 50Pa for 8 hours, and obtained the target metal complex 1.57g. FIG. 5 shows a powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex.

得られた金属錯体10mgを4wt%水酸化ナトリウム−d重水溶液800mgに溶解させ、H−NMR測定を行った。得られたスペクトルを図6に示す。スペクトルを解析した結果、1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼンの4−カルボキシフェニル基の3位及び5位のプロトンに帰属される7.736ppm(d,6H)のピークの積分値を1,000とした際に、安息香酸の2位及び6位のプロトンに帰属される7.903ppm(d,2H)のピークの積分値は25.7であったことから、金属錯体に含まれる1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼンと安息香酸のモル比は、1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン:安息香酸=13:1であることが分かった。 10 mg of the obtained metal complex was dissolved in 800 mg of 4 wt% sodium hydroxide-d heavy aqueous solution, and 1 H-NMR measurement was performed. The obtained spectrum is shown in FIG. As a result of analyzing the spectrum, the integration of the peak at 7.736 ppm (d, 6H) attributed to the 3rd and 5th protons of the 4-carboxyphenyl group of 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene. When the value was 1,000, the integrated value of the peak at 7.903 ppm (d, 2H) attributed to protons at the 2nd and 6th positions of benzoic acid was 25.7. The molar ratio of 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene and benzoic acid contained is found to be 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene: benzoic acid = 13: 1. It was.

H−NMR測定と元素分析との結果から、得られた金属錯体の組成式は[Al(C27151-x(CCOO)xn(x=0.072)であることが分かった。nは任意の自然数を意味する。理論収量は[Al(C27150.928(CCOO)0.072n(アルミニウム:1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン:安息香酸=1:0.928:0.072)で表される化合物の分子量から算出した。その結果、得られた金属錯体の収率は73%であった。 From the results of 1 H-NMR measurement and elemental analysis, the composition formula of the obtained metal complex is [Al (C 27 H 15 O 6 ) 1-x (C 6 H 5 COO) x ] n (x = 0. 072). n means an arbitrary natural number. The theoretical yield is [Al (C 27 H 15 O 6 ) 0.928 (C 6 H 5 COO) 0.072 ] n (aluminum: 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene: benzoic acid = 1 : 0.928: 0.072). As a result, the yield of the obtained metal complex was 73%.

<合成例2>
窒素雰囲気下、硝酸アルミニウム九水和物1.84g(4.9mmol)、1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン2.15g(4.9mmol)及び安息香酸1.79g(15mmol)をN,N−ジエチルホルムアミド107mLに溶解させ、423Kで24時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、エタノールで3回洗浄した。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体1.72gを得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図7に示す。
<Synthesis Example 2>
Under a nitrogen atmosphere, 1.84 g (4.9 mmol) of aluminum nitrate nonahydrate, 2.15 g (4.9 mmol) of 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene and 1.79 g (15 mmol) of benzoic acid Was dissolved in 107 mL of N, N-diethylformamide and stirred at 423 K for 24 hours. The precipitated metal complex was collected by suction filtration, and then washed with ethanol three times. Then, it dried at 373K and 50Pa for 8 hours, and obtained the objective metal complex 1.72g. FIG. 7 shows a powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex.

合成例1と同様にしてH−NMR測定を行った結果、金属錯体に含まれる1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼンと安息香酸のモル比は、1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン:安息香酸=4.5:1であることが分かった。 As a result of 1 H-NMR measurement performed in the same manner as in Synthesis Example 1, the molar ratio of 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene and benzoic acid contained in the metal complex was 1,3,5- It was found that tris (4-carboxyphenyl) benzene: benzoic acid = 4.5: 1.

合成例1と同様にして算出した、得られた金属錯体の収率は87%であった。   The yield of the obtained metal complex calculated in the same manner as in Synthesis Example 1 was 87%.

<比較合成例1>
窒素雰囲気下、硝酸アルミニウム九水和物1.84g(4.9mmol)及び1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン2.15g(4.9mmol)をN,N−ジエチルホルムアミド107mLに溶解させ、423Kで24時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、エタノールで3回洗浄した。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体1.71g(収率76%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図8に示す。
<Comparative Synthesis Example 1>
Under a nitrogen atmosphere, 1.84 g (4.9 mmol) of aluminum nitrate nonahydrate and 2.15 g (4.9 mmol) of 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene were added to 107 mL of N, N-diethylformamide. Dissolved and stirred at 423K for 24 hours. The precipitated metal complex was collected by suction filtration, and then washed with ethanol three times. Then, it dried at 373K and 50Pa for 8 hours, and obtained the target metal complex 1.71g (yield 76%). The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG.

<比較合成例2>
特許文献1及び特許文献2の記載に基づき、次のとおり金属錯体を合成した。窒素雰囲気下、硝酸アルミニウム九水和物1.84g(4.9mmol)及び1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン2.15g(4.9mmol)をN,N−ジエチルホルムアミド107mLに溶解させ、攪拌せずに423Kで24時間静置した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、エタノールで3回洗浄した。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体1.71g(収率76%)を得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図9に示す。
<Comparative Synthesis Example 2>
Based on the description in Patent Document 1 and Patent Document 2, a metal complex was synthesized as follows. Under a nitrogen atmosphere, 1.84 g (4.9 mmol) of aluminum nitrate nonahydrate and 2.15 g (4.9 mmol) of 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene were added to 107 mL of N, N-diethylformamide. Dissolved and left at 423K for 24 hours without stirring. The precipitated metal complex was collected by suction filtration, and then washed with ethanol three times. Then, it dried at 373K and 50Pa for 8 hours, and obtained the target metal complex 1.71g (yield 76%). The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG.

<比較合成例3>
窒素雰囲気下、硝酸アルミニウム九水和物1.84g(4.9mmol)、1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン2.15g(4.9mmol)及び酢酸0.882g(15mmol)をN,N−ジエチルホルムアミド107mLに溶解させ、423Kで24時間攪拌した。析出した金属錯体を吸引濾過により回収した後、エタノールで3回洗浄した。続いて、373K、50Paで8時間乾燥し、目的の金属錯体1.62gを得た。得られた金属錯体の粉末X線回折パターンを図10に示す。
<Comparative Synthesis Example 3>
Under a nitrogen atmosphere, 1.84 g (4.9 mmol) of aluminum nitrate nonahydrate, 2.15 g (4.9 mmol) of 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene and 0.882 g (15 mmol) of acetic acid were added. The resultant was dissolved in 107 mL of N, N-diethylformamide and stirred at 423 K for 24 hours. The precipitated metal complex was collected by suction filtration, and then washed with ethanol three times. Then, it dried at 373K and 50Pa for 8 hours, and obtained 1.62g of the target metal complexes. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained metal complex is shown in FIG.

合成例1と同様にしてH−NMR測定を行い、スペクトルを解析した結果、1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼンの4−カルボキシフェニル基の3位及び5位のプロトンに帰属される7.736ppm(d,6H)のピークの積分値を1,000とした際に、酢酸のメチル基のプロトンに帰属される1.963ppm(s,3H)のピークの積分値は16.7であったことから、金属錯体に含まれる1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼンと酢酸のモル比は、1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン:酢酸=29:1であることが分かった。 1 H-NMR measurement was conducted in the same manner as in Synthesis Example 1 and the spectrum was analyzed. As a result, the protons at the 3-position and 5-position of the 4-carboxyphenyl group of 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene were analyzed. When the integrated value of the peak of 7.736 ppm (d, 6H) assigned is 1,000, the integrated value of the peak of 1.963 ppm (s, 3H) assigned to the proton of the methyl group of acetic acid is 16 The molar ratio of 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene and acetic acid contained in the metal complex was 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) benzene: acetic acid. = 29: 1.

合成例1と同様にして算出した、得られた金属錯体の収率は74%であった。   The yield of the obtained metal complex calculated in the same manner as in Synthesis Example 1 was 74%.

<実施例1>
合成例1で得られた金属錯体について、298Kにおけるブタンの吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図11に示す。
<Example 1>
For the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the adsorption amount of butane at 298 K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was created. The results are shown in FIG.

<実施例2>
合成例2で得られた金属錯体について、298Kにおけるブタンの吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図11に示す。
<Example 2>
For the metal complex obtained in Synthesis Example 2, the amount of butane adsorbed at 298 K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was prepared. The results are shown in FIG.

<比較例1>
比較合成例1で得られた金属錯体について、298Kにおけるブタンの吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図11に示す。
<Comparative Example 1>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1, the amount of butane adsorbed at 298 K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was prepared. The results are shown in FIG.

<比較例2>
比較合成例2で得られた金属錯体について、298Kにおけるブタンの吸着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図11に示す。
<Comparative example 2>
With respect to the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 2, the amount of butane adsorbed at 298 K was measured by a volumetric method, and an adsorption isotherm was prepared. The results are shown in FIG.

<比較例3>
比較合成例3で得られた金属錯体について、298Kにおけるメタンの吸脱着量を容量法により測定し、吸脱着等温線を作成した。結果を図11に示す。
<Comparative Example 3>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 3, the adsorption / desorption amount of methane at 298 K was measured by the volume method, and an adsorption / desorption isotherm was prepared. The results are shown in FIG.

図11より、本発明の構成要件を満たす合成例1及び合成例2で得た金属錯体は圧力の増加と共にブタンを吸着し、その吸着量は、芳香族モノカルボン酸化合物を含有せず、本発明の構成要件を満たさない比較合成例1、比較合成例2及び比較合成例3で得た金属錯体よりも多いので、本発明の金属錯体がブタンの吸着材として使用できることは明らかである。このような差が生じた理由は必ずしも定かではないが、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物を用いずに金属錯体を製造した場合、製造工程で攪拌すると結晶発生及び結晶成長が急激に進行するため、得られる金属錯体中に欠陥が増え、性能が大幅に低下したと考えている。また、合成例1及び合成例2で得た金属錯体は、50kPaにおけるブタンの吸着量が多いので、燃料蒸気などの拡散防止用のキャニスタへの応用が期待できる。   From FIG. 11, the metal complexes obtained in Synthesis Example 1 and Synthesis Example 2 that satisfy the constituent requirements of the present invention adsorb butane as the pressure increases, and the amount of adsorption does not contain an aromatic monocarboxylic acid compound. Since it is more than the metal complexes obtained in Comparative Synthesis Example 1, Comparative Synthesis Example 2 and Comparative Synthesis Example 3 that do not satisfy the constituent requirements of the invention, it is clear that the metal complex of the present invention can be used as an adsorbent for butane. The reason why such a difference has occurred is not necessarily clear, but when a metal complex is produced without using an aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms of the mother skeleton, crystal generation and crystallization occur when stirring in the production process. Since the growth proceeds rapidly, it is thought that the number of defects increased in the resulting metal complex and the performance was greatly reduced. In addition, since the metal complexes obtained in Synthesis Example 1 and Synthesis Example 2 have a large amount of butane adsorbed at 50 kPa, application to a canister for preventing diffusion of fuel vapor and the like can be expected.

<実施例3>
合成例1で得られた金属錯体について、298Kにおけるメタンの吸脱着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図12に示す。
<Example 3>
For the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the adsorption and desorption amount of methane at 298 K was measured by the volumetric method, and an adsorption isotherm was created. The results are shown in FIG.

<比較例4>
比較合成例1で得られた金属錯体について、298Kにおけるメタンの吸脱着量を容量法により測定し、吸着等温線を作成した。結果を図13に示す。
<Comparative Example 4>
For the metal complex obtained in Comparative Synthesis Example 1, the adsorption / desorption amount of methane at 298 K was measured by a volumetric method, and an adsorption isotherm was prepared. The results are shown in FIG.

図12と図13との比較より、本発明の構成要件を満たす合成例1で得た金属錯体は圧力の増加と共にメタンを吸着し、その吸着量は、芳香族モノカルボン酸化合物を含有しない比較合成例1で得た金属錯体よりも多く、また、圧力の減少と共にメタンを放出するので、本発明の金属錯体がメタンの吸蔵材として使用できることは明らかであり、ガス自動車の燃料貯蔵タンクへの応用が期待できる。   From the comparison between FIG. 12 and FIG. 13, the metal complex obtained in Synthesis Example 1 that satisfies the constituent requirements of the present invention adsorbs methane as the pressure increases, and the amount of adsorption does not contain an aromatic monocarboxylic acid compound. It is clear that the metal complex of the present invention can be used as a methane occlusion material because it is more than the metal complex obtained in Synthesis Example 1 and releases methane as the pressure decreases. Application can be expected.

合成例1で得た金属錯体について、313Kにおける二酸化炭素と水素の吸脱着量を容量法により測定し、吸脱着等温線を作成した。結果を図14に示す。   For the metal complex obtained in Synthesis Example 1, the adsorption and desorption amounts of carbon dioxide and hydrogen at 313 K were measured by the volume method, and adsorption and desorption isotherms were created. The results are shown in FIG.

図14より、本発明の構成要件を満たす合成例1で得た金属錯体は圧力の増加と共に二酸化炭素を選択的に吸着し、また、圧力の減少と共に二酸化炭素を放出するので、本発明の金属錯体が二酸化炭素と水素の分離材として優れていることは明らかであり、圧力スイング吸着法に用いる分離材への応用が期待できる。   As shown in FIG. 14, the metal complex obtained in Synthesis Example 1 that satisfies the constituent requirements of the present invention selectively adsorbs carbon dioxide as the pressure increases and releases carbon dioxide as the pressure decreases. It is clear that the complex is excellent as a separator for carbon dioxide and hydrogen, and application to a separator used in the pressure swing adsorption method can be expected.

1 ガス貯蔵装置(燃料タンク)
2 耐圧容器
3 ガス貯蔵空間
4 吸蔵材
1 Gas storage device (fuel tank)
2 Pressure vessel 3 Gas storage space 4 Storage material

Claims (17)

多価カルボン酸化合物と、周期表の2〜13族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物とを含む金属錯体。   A metal comprising a polyvalent carboxylic acid compound, at least one metal ion selected from ions of metals belonging to groups 2 to 13 of the periodic table, and an aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton Complex. 該金属錯体を構成する多価カルボン酸化合物と母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物との組成比が、多価カルボン酸化合物:母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物=3:1〜5,000:1の範囲内である請求項1に記載の金属錯体。 The composition ratio between the polyvalent carboxylic acid compound constituting the metal complex and the aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton is polyvalent carboxylic acid compound: aromatic having 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton. The metal complex according to claim 1, wherein the monocarboxylic acid compound is in the range of 3: 1 to 5,000: 1. 該多価カルボン酸化合物が、トリカルボン酸化合物である請求項1または2に記載の金属錯体。   The metal complex according to claim 1 or 2, wherein the polyvalent carboxylic acid compound is a tricarboxylic acid compound. 該芳香族モノカルボン酸化合物が、母骨格の炭素数6の芳香族モノカルボン酸化合物である請求項1〜3のいずれかに記載の金属錯体。   The metal complex according to any one of claims 1 to 3, wherein the aromatic monocarboxylic acid compound is an aromatic monocarboxylic acid compound having 6 carbon atoms in the mother skeleton. 該金属錯体が、ペレット、フィルム、シート、プレート、パイプ、チューブ、棒状体、粒状体、異形成形体、繊維、中空糸、織布、編布及び不織布から選ばれるいずれかの形状である請求項1〜4のいずれかに記載の金属錯体。   The metal complex is in any shape selected from pellets, films, sheets, plates, pipes, tubes, rods, granules, heteromorphs, fibers, hollow fibers, woven fabrics, knitted fabrics and non-woven fabrics. The metal complex in any one of 1-4. 請求項1〜5のいずれかに記載の金属錯体からなる吸着材。   An adsorbent comprising the metal complex according to claim 1. 該吸着材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン、水蒸気または有機蒸気を吸着するための吸着材である請求項6に記載の吸着材。   The adsorbent is carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane, water vapor or organic vapor. The adsorbent according to claim 6, which is an adsorbent for adsorbing. 請求項6に記載の吸着材を内装してあるキャニスタ。 A canister in which the adsorbent according to claim 6 is internally provided. 請求項1〜5のいずれかに記載の金属錯体からなる吸蔵材。   The occlusion material which consists of a metal complex in any one of Claims 1-5. 該吸蔵材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、希ガス、硫化水素、アンモニア、水蒸気または有機蒸気を吸蔵するための吸蔵材である請求項9に記載の吸蔵材。   The occlusion material is an occlusion material for occluding carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, water vapor or organic vapor. 9. The occlusion material according to 9. 気密保持可能でガスの出入口を備えた耐圧容器の内方側にガス吸蔵空間を設けたガス貯蔵装置であって、前記ガス吸蔵空間に請求項9に記載の吸蔵材を内装してあるガス貯蔵装置。   A gas storage device in which a gas storage space is provided on the inner side of a pressure vessel that can be kept airtight and has a gas inlet / outlet, wherein the gas storage space includes the storage material according to claim 9. apparatus. 請求項11に記載のガス貯蔵装置から供給される燃料ガスにより駆動力を得る内燃機関を備えてなるガス自動車。 A gas vehicle comprising an internal combustion engine that obtains driving force from fuel gas supplied from the gas storage device according to claim 11. 請求項1〜5のいずれかに記載の金属錯体からなる分離材。   The separating material which consists of a metal complex in any one of Claims 1-5. 該分離材が、二酸化炭素、水素、一酸化炭素、酸素、窒素、炭素数1〜4の炭化水素、
希ガス、硫化水素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、シロキサン、水蒸気または有
機蒸気を分離するための分離材である請求項13に記載の分離材。
The separator is carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, oxygen, nitrogen, a hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms,
The separation material according to claim 13, which is a separation material for separating rare gas, hydrogen sulfide, ammonia, sulfur oxide, nitrogen oxide, siloxane, water vapor or organic vapor.
金属錯体と混合ガスとを0.01〜10MPaの圧力範囲で接触させる工程を含むこと
を特徴とする請求項13に記載の分離材を用いる分離方法。
The separation method using the separation material according to claim 13, comprising a step of contacting the metal complex and the mixed gas in a pressure range of 0.01 to 10 MPa.
該分離方法が圧力スイング吸着法または温度スイング吸着法である請求項15に記載の
分離方法。
The separation method according to claim 15, wherein the separation method is a pressure swing adsorption method or a temperature swing adsorption method.
多価カルボン酸化合物と、周期表の2〜13族に属する金属のイオンから選択される少なくとも1種の金属イオンと、母骨格の炭素数4〜14の芳香族モノカルボン酸化合物とを溶媒中で攪拌しながら反応させ、析出させる、請求項1に記載の金属錯体の製造方法。 A polyvalent carboxylic acid compound, at least one metal ion selected from ions of metals belonging to Groups 2 to 13 of the periodic table, and an aromatic monocarboxylic acid compound having 4 to 14 carbon atoms in the mother skeleton in a solvent The method for producing a metal complex according to claim 1, wherein the reaction is performed while stirring and precipitation is performed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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