JP5516141B2 - Polymer metal complex, gas adsorbent, gas separation device and gas storage device - Google Patents

Polymer metal complex, gas adsorbent, gas separation device and gas storage device Download PDF

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本発明は高分子金属錯体及びガス吸着材としての利用ならびにこれを用いたガス分離装置およびガス貯蔵装置に関する。   The present invention relates to a polymer metal complex and its use as a gas adsorbent, and a gas separation device and a gas storage device using the same.

ガス吸着材を用いたガスの貯蔵は加圧貯蔵や液化貯蔵に比べて、低圧で大量のガスを貯蔵しうる特性を有する。このため、近年、ガス吸着材を用いたガス貯蔵装置やガス分離装置の開発が盛んである。ガス吸着材としては、活性炭やゼオライトなどが知られている。また最近は多孔性の高分子金属錯体にガスを吸蔵させる方法も提案されている(特許文献1、非特許文献1)。   Gas storage using a gas adsorbent has a characteristic that a large amount of gas can be stored at a low pressure as compared with pressurized storage or liquefied storage. For this reason, in recent years, development of a gas storage device and a gas separation device using a gas adsorbent has been active. As the gas adsorbent, activated carbon, zeolite and the like are known. Recently, a method of absorbing gas in a porous polymer metal complex has also been proposed (Patent Document 1, Non-Patent Document 1).

しかしながら、従来提案されてきたガス吸着材は、ガス吸着量や作業性などの点で充分に満足できるものとはいえず、より優れた特性を有するガス吸着材の開発が所望されている。特にガスの吸着量の増大は重要な課題とされている。   However, conventionally proposed gas adsorbents are not sufficiently satisfactory in terms of gas adsorption amount and workability, and development of gas adsorbents having more excellent characteristics is desired. In particular, an increase in the amount of adsorbed gas is an important issue.

ガスの吸着量を増大させる為には細孔径を小さくし、細孔容量を上げるなどの方法がとられている(非特許文献2)。しかし単純に細孔径を小さくし、細孔容量を上げた場合には、ガスの吸着力が強くなりすぎ、すなわち低圧(例えば相対圧0.1以下)での吸着が生じる。この場合、強すぎる吸着力の為に、吸着されたガスの脱着が困難になる問題がある。   In order to increase the gas adsorption amount, methods such as reducing the pore diameter and increasing the pore volume have been employed (Non-patent Document 2). However, when the pore diameter is simply reduced and the pore volume is increased, the gas adsorption force becomes too strong, that is, adsorption occurs at a low pressure (for example, a relative pressure of 0.1 or less). In this case, there is a problem that it is difficult to desorb the adsorbed gas due to an excessively strong adsorption force.

一方、外部刺激による動的構造変化を生じる高分子金属錯体が報告されている(非特許文献3、非特許文献4)。この動的構造変化金属錯体の中でも、高分子構造を有する高分子金属錯体で、かつ内部に空孔を有する錯体をガス吸着材として使用した場合、ある一定の圧力まではガスを吸着しないが、有る一定圧を越えるとガス吸着が始まるという特異な現象(ゲート現象)が観測されている。また、ガスの脱着に関しては、一定圧まではガスを脱着しないが、一定圧以下になるとガスを急激に脱着する現象も同時に観察されている。このような材料は、適度な圧力でガスを吸脱着できるという特性から、ガス吸着材としての利用が高まっている(非特許文献5、非特許文献6)。   On the other hand, polymer metal complexes that cause a dynamic structural change due to an external stimulus have been reported (Non-patent Documents 3 and 4). Among these dynamic structural change metal complexes, when a polymer metal complex having a polymer structure and a complex having pores inside is used as a gas adsorbent, gas is not adsorbed up to a certain pressure, A peculiar phenomenon (gate phenomenon) that gas adsorption starts when a certain pressure is exceeded is observed. As for desorption of gas, the gas is not desorbed up to a certain pressure, but a phenomenon in which the gas is desorbed abruptly when the pressure becomes lower than a certain pressure has been observed at the same time. Such a material has been increasingly used as a gas adsorbent because it can absorb and desorb gas at an appropriate pressure (Non-patent Documents 5 and 6).

二次元平面が積層された構造を有し、動的構造変化を生じる高分子金属錯体は、ガスの吸着、分離に使用する場合は、一定圧を越えるとガス吸着が始まる現象や、一定圧まではガスを脱着しないが一定圧以下になるとガスを急激に脱着する現象は、低い圧力でのガス保持や、比較的高いガス圧でのガス払い出しが可能になるなど、ガスの吸着、分離、貯蔵材料として好ましい特性と言える。   Polymer metal complexes that have a structure in which two-dimensional planes are stacked and cause dynamic structural changes are used for gas adsorption and separation. Does not desorb gas, but the phenomenon of abrupt desorption of gas when the pressure falls below a certain pressure is the gas adsorption, separation, and storage, such as the ability to hold gas at a low pressure and discharge the gas at a relatively high gas pressure. It can be said that it is a preferable property as a material.

二次元平面が積層された構造を有し、動的構造変化を生じる高分子金属錯体は、分子内に水素結合やπ−π相互作用などの弱い相互作用を有する部位が含まれており、それらが構造変化を起こす原因であると考えられている。しかし、実際にどのような因子がこのような特異な現象を生じさせているのかは良く判っていない。ところで、一定圧を越えるとガス吸着が始まる現象や、一定圧まではガスを脱着しないが一定圧以下になるとガスを急激に脱着する現象と一口にいっても、ガス圧に応じてどのようにガスを吸着するかに関しては、例えば図1Aまたは図1Bに示すように種々の形式が考えられる。   Polymer metal complexes that have a structure in which two-dimensional planes are stacked and cause dynamic structural changes include sites with weak interactions such as hydrogen bonds and π-π interactions in the molecule. Is considered to cause structural changes. However, it is not well understood what factors actually cause such an unusual phenomenon. By the way, depending on the gas pressure, gas adsorption starts when the pressure exceeds a certain pressure, or gas is not desorbed up to a certain pressure, but suddenly desorbs when the pressure falls below a certain pressure. As to whether the gas is adsorbed, various types are conceivable as shown in FIG. 1A or FIG. 1B, for example.

図1A及び図1Bはいずれも、一定圧を越えるとガス吸着が始まる現象を示しており、所謂ゲート吸着と見なすことが出来る。ところで、図1Aではガス圧の上昇に対して吸着量が漸増するのに対し、図1Bではガス圧の上昇に対して吸着量が急増している。図1Aの様な吸着様式を示す物質では、多量のガスを吸着させるためにはある程度ガス圧を高める必要があるのに対し、図1Bの様な急峻な吸着様式を示す物質では、より低圧かつわずかなガス圧力変動でガスを多量に吸着、脱着できるという利点がある。ところが前述のように、二次元平面が積層された構造を有し、動的構造変化を生じる高分子金属錯体は、ガス吸脱着の機構に不明点が多く、どのような組成や構造にすることで図1Bの様な吸着様式を実現できるかがわかっていない(非特許文献7、非特許文献8)。   1A and 1B both show a phenomenon in which gas adsorption starts when a certain pressure is exceeded, and can be regarded as so-called gate adsorption. By the way, in FIG. 1A, the amount of adsorption gradually increases as the gas pressure increases, whereas in FIG. 1B, the amount of adsorption increases rapidly as the gas pressure increases. In the substance showing the adsorption mode as shown in FIG. 1A, it is necessary to increase the gas pressure to some extent in order to adsorb a large amount of gas, while in the substance showing the steep adsorption mode as shown in FIG. There is an advantage that a large amount of gas can be adsorbed and desorbed with slight gas pressure fluctuation. However, as mentioned above, polymer metal complexes that have a structure in which two-dimensional planes are stacked and cause dynamic structural changes have many unclear points in the mechanism of gas adsorption and desorption, and what composition and structure should be used. Thus, it is not known whether the adsorption mode as shown in FIG. 1B can be realized (Non-patent Documents 7 and 8).

また、非特許文献9には、Cuを中心金属とし、ビピリジン及びCFBFを配位子とする金属錯体が検討中とされている。しかし、非特許文献9に記載された高分子金属錯体を含めた従来の高分子金属錯体は、横軸を圧力とし縦軸を吸着量としたときの吸着等温線の傾きが十分に大きいとは言えず、更なる改善が望まれている。 In Non-Patent Document 9, a metal complex having Cu as a central metal and bipyridine and CF 3 BF 3 as ligands is under investigation. However, the conventional polymer metal complex including the polymer metal complex described in Non-Patent Document 9 has a sufficiently large slope of the adsorption isotherm when the horizontal axis is pressure and the vertical axis is the amount of adsorption. It cannot be said that further improvement is desired.

特開2000-109493号公報JP 2000-109493 A

北川進、集積型金属錯体、講談社サイエンティフィク、2001年214-218頁Susumu Kitagawa, Integrated Metal Complex, Kodansha Scientific, 2001, pages 214-218 Matzger,A.J. et al., Angew. Chem. Int. Ed., (2008), 47, 677Matzger, A.J. et al., Angew. Chem. Int. Ed., (2008), 47, 677. 植村一広、北川進、未来材料(2002)12月号、44Kazuhiro Uemura, Susumu Kitagawa, Future Materials (2002) December issue, 44 松田亮太郎,北川進、Petrotec(2003)第26巻2号97-104ページRyotaro Matsuda, Susumu Kitagawa, Petrotec (2003) Vol. 26, No. 2, pages 97-104 Kitagawa, S. et al., Angewandte Chem. Int. Ed. (2003)428Kitagawa, S. et al., Angewandte Chem. Int. Ed. (2003) 428 Seki, K. et al., Phys. Chem. Chem. Phys., (2002) 4, 1968Seki, K. et al., Phys. Chem. Chem. Chem. Phys., (2002) 4, 1968 kondoh, et ak., Eur. J. Chem. 2009, 15, 7549kondoh, et ak., Eur. J. Chem. 2009, 15, 7549 Nano Letters 2006. 6. 11. 2581Nano Letters 2006. 6. 11. 2581 Hirofumi Kanoh et al.,Journal of Colloid and Science 334 (2009) p.1-7Hirofumi Kanoh et al., Journal of Colloid and Science 334 (2009) p.1-7

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、吸着等温線の傾きが十分に大きく、より低圧かつわずかなガス圧力変動でガスを多量に吸脱着することが可能な高分子金属錯体及びこの高分子金属錯体を備えたガス吸着材を提供することを目的とする。また本発明は、前記特性を有するガス吸着材を内部に収容してなるガス貯蔵装置およびガス分離装置を併せて提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a polymer metal complex capable of adsorbing and desorbing a large amount of gas at a lower pressure and a slight gas pressure fluctuation, with a sufficiently large inclination of the adsorption isotherm, and An object of the present invention is to provide a gas adsorbent provided with the polymer metal complex. Another object of the present invention is to provide a gas storage device and a gas separation device that contain a gas adsorbent having the above-mentioned characteristics.

本発明者らは、前述のような問題点を解決すべく、鋭意研究を積み重ねた結果、二次元平面格積層型の結晶構造を有し、両末端にふっ素原子を有する対イオンを含有する高分子金属錯体が特定の条件に於いてガス吸蔵能を有し、さらに外部刺激によって急激なガスの吸着や脱着を行う能力を有することを見いだし、なおかつその吸着様式が適度な圧力において急峻である事を見いだした。さらに、この特徴を有する高分子金属錯体は、原料として両末端にそれぞれふっ素原子を有する対イオンとPF イオンの両方を含有する金属塩を原料として使用することで、より容易に合成が可能であることを見いだし、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a two-dimensional planar case-type crystal structure has a high concentration containing a counter ion having fluorine atoms at both ends. It has been found that a molecular metal complex has a gas storage capacity under specific conditions, and also has the ability to rapidly adsorb and desorb gas by an external stimulus, and its adsorption mode is steep at an appropriate pressure. I found. Furthermore, polymer metal complex having this feature, on both ends as the raw material and the counter ions having a fluorine atom PF 6 - a metal salt containing both ions by using as a raw material, can be more easily synthesized As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、二次元平面格積層型の結晶構造を有し、両末端にそれぞれふっ素原子を有する対イオンを含有し、赤外分光による1056cm−1の吸収強度と1614cm−1の吸収強度との比がある値以上である高分子金属錯体であり、また、高分子金属錯体を有するガス吸着材及びガス吸着材を内部に収容してなるガス貯蔵装置並びにおよびガス分離装置に関する発明である。 That is, the present invention has a two-dimensional planar case-type crystal structure, contains a counter ion having fluorine atoms at both ends, and has an absorption intensity of 1056 cm −1 and an absorption intensity of 1614 cm −1 by infrared spectroscopy. Is a polymer metal complex having a ratio equal to or higher than a certain value, and also relates to a gas adsorbent having a polymer metal complex, a gas storage device containing the gas adsorbent therein, and a gas separation device .

すなわち本発明は、以下の[1]〜[7]のとおりである。
[1] 下記式(1)の単位構造を有する二次元平面格子積層型の結晶構造であって、赤外分光による1056cm−1の吸収強度が1614cm−1の吸収強度の1.4倍以上を示すことを特徴とする高分子金属錯体。
[X(CFBF] … (1)
(ただし、式中Xは、コバルト、ニッケル、銅のいずれかの二価イオンであり、Lは有機配位子である。)
[2] 前記有機配位子Lが、4,4’−ビピリジン、3,3’−ビピリジン、3,4’−ビピリジンのうちの何れか1種以上である[1]に記載の高分子金属錯体。
[3] CFBFイオン及びPF イオンが含まれる金属塩を原料として合成されたことを特徴とする[1]または[2]記載の高分子金属錯体。
[4] (CFBFイオンとPF イオンのモル比率が、(CFBFイオン100に対し、PF イオンが7.5以下であることを特徴とする[3]記載の高分子金属錯体。
[5] [1]〜[4]のいずれか1項に記載の高分子金属錯体を含むガス吸着材。
[6] [5]に記載のガス吸着材を備えたことを特徴とする圧力スイング吸着方式ガス分離装置。
[7] [5]に記載のガス吸着材を内部に収容してなるガス貯蔵装置。
That is, the present invention is as described in [1] to [7] below.
[1] A two-dimensional planar lattice stacked crystal structure having a unit structure of the following formula (1), wherein the absorption intensity at 1056 cm −1 by infrared spectroscopy is 1.4 times or more the absorption intensity at 1614 cm −1. A polymeric metal complex characterized in that
[X (CF 3 BF 3 ) 2 L 2 ] (1)
(Wherein, X is a divalent ion of cobalt, nickel, or copper, and L is an organic ligand.)
[2] The polymer metal according to [1], wherein the organic ligand L is one or more of 4,4′-bipyridine, 3,3′-bipyridine, and 3,4′-bipyridine. Complex.
[3] CF 3 BF 3 ion and PF 6 - ions, characterized in that the metal salt is synthesized as a raw material that includes [1] or [2] polymer metal complex according.
[4] (CF 3 BF 3 ) - ion and PF 6 - molar ratio of ions, (CF 3 BF 3) - with respect to ions 100, PF 6 - ions, characterized in that 7.5 or less [ [3] The polymer metal complex according to [3].
[5] A gas adsorbent comprising the polymer metal complex according to any one of [1] to [4].
[6] A pressure swing adsorption type gas separation apparatus comprising the gas adsorbent according to [5].
[7] A gas storage device in which the gas adsorbent according to [5] is accommodated.

本発明の高分子金属錯体は、赤外分光による1056cm−1の吸収強度が1614cm−1の吸収強度の1.4倍以上なので、従来の高分子金属錯体よりも多量のガスをわずかなガス圧力変動の下で吸脱着することが可能である。また、本発明の高分子金属錯体からなるガス吸着材を内部に収容してなるガス貯蔵装置およびガス分離装置を提供することが可能になる。 In the polymer metal complex of the present invention, the absorption intensity at 1056 cm −1 by infrared spectroscopy is more than 1.4 times the absorption intensity at 1614 cm −1 , so that a larger amount of gas than a conventional polymer metal complex is used at a slight gas pressure. It is possible to adsorb and desorb under fluctuations. In addition, it is possible to provide a gas storage device and a gas separation device in which a gas adsorbent comprising the polymer metal complex of the present invention is housed.

本発明の高分子金属錯体は、ガスの吸脱着に関する特殊な性質を活用して各種用途に適用することができる。例えば、圧力スイング吸着方式(以下「PSA方式」という)のガス分離装置におけるガス吸着材に適用した場合にあっては、本発明のガス吸着材の特性を活かして、非常に効率良いガス分離が可能である。また、圧力変化に要する時間を短縮でき、省エネルギーにも寄与する。さらに、ガス分離装置の小型化にも寄与しうるため、高純度ガスを製品として販売する際のコスト競争力を高めることができることは勿論、自社工場内部で高純度ガスを用いる場合であっても、高純度ガスを必要とする設備に要するコストを削減できるため、結局最終製品の製造コストを削減する効果を有する。   The polymer metal complex of the present invention can be applied to various uses by utilizing the special properties relating to gas adsorption and desorption. For example, when applied to a gas adsorbent in a pressure swing adsorption method (hereinafter referred to as “PSA method”) gas separation device, by utilizing the characteristics of the gas adsorbent of the present invention, very efficient gas separation can be achieved. Is possible. In addition, the time required for pressure change can be shortened, contributing to energy saving. Furthermore, since it can contribute to the miniaturization of the gas separation device, it is possible to increase the cost competitiveness when selling high-purity gas as a product. Since the cost required for the equipment that requires high purity gas can be reduced, the manufacturing cost of the final product can be reduced.

本発明の高分子金属錯体の他の用途として、ガス貯蔵装置が挙げられる。本発明のガス吸着材を、業務用ガスタンク、民生用ガスタンク、車両用燃料タンクなどのガス貯蔵装置に適用した場合には、搬送中や保存中におけるガスの貯蔵圧力を劇的に低減させることが可能である。
搬送時や保存中のガス貯蔵圧力を減少させ得ることに起因する効果としては、ガス貯蔵装置の形状自由度の向上がまず挙げられる。従来のガス貯蔵装置においては、保存中の圧力を維持しなくてはガス吸着量を高く維持できない。
しかしながら、本発明のガス貯蔵装置においては、圧力を低下させても充分なガス吸着量を維持できる。このため、容器の耐圧性を低くすることができ、ガス貯蔵装置の形状をある程度自由に設計することができる。
この効果は、例えば自動車などの車両用燃料ガスタンクとして本発明のガス貯蔵装置を用いた場合には絶大である。燃料タンクとして本発明のガス貯蔵装置を用いた場合には、上述のように耐圧性に関する制約が緩くなるため、形状をある程度自由に設計できる。具体的には、車両における車輪やシートなどの形状にフィットするようにガス貯蔵装置の形状を調節することが可能となる。その結果、車両の小型化、荷物スペースの確保、車両の軽量化による燃費向上などの各種実利が得られる。
Another application of the polymer metal complex of the present invention is a gas storage device. When the gas adsorbent of the present invention is applied to a gas storage device such as a commercial gas tank, a consumer gas tank, or a vehicle fuel tank, the gas storage pressure during transportation or storage can be dramatically reduced. Is possible.
As an effect resulting from the fact that the gas storage pressure during transportation or storage can be reduced, an improvement in the degree of freedom of the shape of the gas storage device is first mentioned. In the conventional gas storage device, the gas adsorption amount cannot be maintained high unless the pressure during storage is maintained.
However, in the gas storage device of the present invention, a sufficient gas adsorption amount can be maintained even if the pressure is lowered. For this reason, the pressure resistance of a container can be made low and the shape of a gas storage apparatus can be designed freely to some extent.
This effect is great when the gas storage device of the present invention is used as a fuel gas tank for vehicles such as automobiles. When the gas storage device of the present invention is used as a fuel tank, restrictions on pressure resistance are relaxed as described above, and the shape can be designed freely to some extent. Specifically, the shape of the gas storage device can be adjusted so as to fit the shape of wheels, seats, and the like in the vehicle. As a result, it is possible to obtain various benefits such as miniaturization of the vehicle, securing of luggage space, and improvement of fuel consumption by reducing the weight of the vehicle.

ガス分離装置やガス貯蔵装置に適用する場合における、容器形状や容器材質、ガスバルブの種類などに関しては、特に特別の装置を用いなくてもよく、ガス分離装置やガス貯蔵装置に用いられているものを用いることが可能である。ただし、各種装置の改良を排除するものではなく、いかなる装置を用いたとしても、本発明のガス高分子金属錯体を用いている限りにおいて、本発明の技術的範囲に包含されるものである。   When applied to a gas separation device or gas storage device, there is no need to use a special device for the shape of the container, the material of the container, the type of gas valve, etc., and those used in the gas separation device and gas storage device Can be used. However, improvement of various apparatuses is not excluded, and any apparatus is included in the technical scope of the present invention as long as the gas polymer metal complex of the present invention is used.

図1Aは、ガス吸着時の相対圧とガス吸着量との関係を示すグラフであって、比較的緩やかな吸着等温線を示すグラフである。FIG. 1A is a graph showing the relationship between the relative pressure during gas adsorption and the amount of gas adsorption, and shows a relatively gentle adsorption isotherm. 図1Bは、ガス吸着時の相対圧とガス吸着量との関係を示すグラフであって、比較的急峻な吸着等温線を示すグラフである。FIG. 1B is a graph showing the relationship between the relative pressure during gas adsorption and the amount of gas adsorption, and shows a relatively steep adsorption isotherm. 図2Aは、本発明の高分子金属錯体の構造を示す平面模式図である。FIG. 2A is a schematic plan view showing the structure of the polymer metal complex of the present invention. 図2Bは、本発明の高分子金属錯体の構造を示す斜視模式図である。FIG. 2B is a schematic perspective view showing the structure of the polymer metal complex of the present invention. 図3は、ガス吸着時の相対圧とガス吸着量との関係を示すグラフであって、吸着開始圧、吸着完了圧及び最大ガス吸着量を説明する模式図である。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the relative pressure during gas adsorption and the gas adsorption amount, and is a schematic diagram for explaining the adsorption start pressure, the adsorption completion pressure, and the maximum gas adsorption amount.

本発明の高分子金属錯体は、下記式(1)の単位構造を有し、二次元平面格子積層型の結晶構造を備えたものである。式(1)中Xは、コバルト、ニッケル、銅のいずれかの二価イオンであり、Lは有機配位子である。   The polymer metal complex of the present invention has a unit structure represented by the following formula (1) and has a two-dimensional planar lattice stacked crystal structure. In formula (1), X is a divalent ion of cobalt, nickel, or copper, and L is an organic ligand.

[X(CFBF] … (1) [X (CF 3 BF 3 ) 2 L 2 ] (1)

Xは、コバルト、ニッケル、銅のいずれでもよいが、配位子と混合して容易に高分子金属錯体を形成する観点から銅イオンが好ましい。   X may be any of cobalt, nickel, and copper, but copper ions are preferred from the viewpoint of easily forming a polymer metal complex by mixing with a ligand.

また、式(1)中の(CFBFなる対イオンは、両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する対イオンである。この対イオンとは、二つ以上の原子を中心部に有し、その両端にふっ素原子をそれぞれ複数個有しているイオンを示す。一般式では下式(2)で表される。 Further, the counter ion represented by (CF 3 BF 3 ) in the formula (1) is a counter ion having a plurality of fluorine atoms at both ends. This counter ion refers to an ion having two or more atoms in the center and a plurality of fluorine atoms at both ends. The general formula is represented by the following formula (2).

−A−B−F … (2) F m -A-B-F n (2)

式(2)中、m、nはふっ素の個数であり、A、Bは原子団を示している。A、Bは同じ原子団でも異なる原子団でもよい。m、nはA、Bの価数で変化するため、一義的に決めることは出来ないが、2以上である事が必要である。nが1である場合は、構造変化のための積層の層間の滑りが不十分であるが、フッ素の個数が1個から2個に変わるだけで急激な構造変化がおこり急峻なガス吸着が生じる。しかし、フッ素が2個から3個、4個と変化しても、急激な構造変化は起こらず、1個から2個に変わったときほど、急峻なガス吸着効果も生じない。したがって、2個以上の個数はガス吸着量の必要量に応じて決めればよい。式(2)の具体例としては、CHFBHF ,CFBHF ,CHFBF ,CFBF 等が例示出来るが、本発明では吸放出特性が急峻である点からCFBF とする。 In formula (2), m and n are the number of fluorines, and A and B represent atomic groups. A and B may be the same atomic group or different atomic groups. Since m and n vary depending on the valences of A and B, they cannot be determined uniquely, but they must be 2 or more. When n is 1, slipping between layers of the laminate due to structural change is insufficient, but abrupt structural change occurs and steep gas adsorption occurs only by changing the number of fluorine from one to two. . However, even if the fluorine is changed from 2 to 3, or 4, the structure does not change suddenly, and the gas adsorption effect is not as sharp as when the number is changed from 1 to 2. Therefore, the number of two or more may be determined according to the required amount of gas adsorption. Specific examples of the formula (2) include CHF 2 BHF 2 , CF 3 BHF 2 , CHF 2 BF 3 , CF 3 BF 3 − and the like. However, in the present invention, the absorption and emission characteristics are steep. To CF 3 BF 3 .

また、AとBは直接結合せず、何らかの官能基を含んでいる場合もある。このような陰イオンの例としては(CFCHBF,(CFCFBF,(CFCFCFBF,(CFSOBFなどが挙げられる。本発明では、構造変化を起こさせやすいという点でふっ素原子の数が多く、なおかつ水溶性が低くなりすぎないという点で、(CFCFBFとする。 A and B are not directly bonded and may contain some functional group. Examples of such anions include (CF 3 CH 2 BF 3 ) , (CF 3 CF 2 BF 3 ) , (CF 3 CF 2 CF 2 BF 3 ) , (CF 3 SO 2 BF 3 ) Etc. In the present invention, it is defined as (CF 3 CF 2 BF 3 ) − in that the number of fluorine atoms is large from the viewpoint of easily causing a structural change and the water solubility does not become too low.

(CFBFは、本発明の高分子金属錯体の構造中に最終的に存在していればよい。すなわち、例えば原料金属塩としてCu(CFBFを使用する場合の様に、反応過程に於いてこれらのイオンが単独で存在してもよいし、また、原料金属イオンとしてCu(BFおよびKCFBFを共存させて使用する場合の様に、反応過程に於いてこれらのイオンが別の陰イオンと共存してもよい。 (CF 3 BF 3 ) may be finally present in the structure of the polymer metal complex of the present invention. That is, for example, as in the case of using Cu (CF 3 BF 3 ) 2 as the raw material metal salt, these ions may be present alone in the reaction process, or Cu (BF 4 ) As in the case of using 2 and KCF 3 BF 3 together, these ions may coexist with another anion in the reaction process.

本発明で利用可能な、両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオンを含む金属塩を具体的に例示すれば、両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオンを単独で含む塩としては、Cu(CFBF,Ni(CFBF,Co(CFBF,Cu(CFCHBF,Ni(CFCHBF,Co(CFCHBFなどが例示出来る。 Specific examples of a metal salt containing an anion having a plurality of fluorine atoms at both ends, which can be used in the present invention, include a salt containing an anion having a plurality of fluorine atoms at both ends. Cu (CF 3 BF 3 ) 2 , Ni (CF 3 BF 3 ) 2 , Co (CF 3 BF 3 ) 2 , Cu (CF 3 CH 2 BF 3 ) 2 , Ni (CF 3 CH 2 BF 3 ) 2 , Examples thereof include Co (CF 3 CH 2 BF 3 ) 2 .

また、前記の通り、両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオンを別の陰イオンと共存させて本発明の高分子金属錯体を製造する事も可能であり、その場合は、両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する対イオンを含有するNaCFBF,KCFBF,NaCFCHBF,KCFCHBFなどのアルカリ金属塩と、Cu(BF,Cu(CFSO,Ni(BF,Ni(CFSO,Co(BF,Co(CFSOなどの、高分子金属錯体を形成する金属イオンと、BF や(CFSOなどの対イオンから形成される塩を組み合わせて使用すればよい。 Further, as described above, it is also possible to produce the polymer metal complex of the present invention by coexisting an anion having a plurality of fluorine atoms at both ends with another anion, in which case Alkali metal salts such as NaCF 3 BF 3 , KCF 3 BF 3 , NaCF 3 CH 2 BF 3 , KCF 3 CH 2 BF 3 and the like containing a counter ion having a plurality of fluorine atoms, and Cu (BF 4 ) 2 , Cu (CF 3 SO 3 ) 2 , Ni (BF 4 ) 2 , Ni (CF 3 SO 3 ) 2 , Co (BF 4 ) 2 , Co (CF 3 SO 3 ) 2, etc. an ion, BF 4 - or (CF 3 SO 3) - may be used in combination salt formed from counterions such.

この様に、二種類の塩を混合使用する場合は、高分子金属錯体中に、両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオンの必要量が確実に取り込まれる様にするために、両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオンの使用量は、これ以外の共存する陰イオンに対して、1倍モル以上、好ましくは2倍モル以上存在させる必要がある。1倍モル以下しか使用しない場合は、両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオン以外の陰イオンが、高分子金属錯体中に取り込まれて純度が低下する可能性がある。   Thus, when two types of salts are mixed and used, in order to ensure that the necessary amount of anions each having a plurality of fluorine atoms at both ends is incorporated into the polymer metal complex, both ends are used. The amount of the anion having a plurality of fluorine atoms must be 1 mol or more, preferably 2 mol or more, relative to the other anions that coexist. When only 1 mole or less is used, anions other than the anions each having a plurality of fluorine atoms at both ends may be incorporated into the polymer metal complex and the purity may be lowered.

式(1)中のLは有機配位子であり、分子内の比較的離れた位置に二個の配位部位を有する配位子、すなわち、4,4’−ビピリジン、3,3’−ビピリジン、3,4’−ビピリジンが挙げられる。本発明では、高分子錯体を形成しやすいという点で、4,4’−ビピリジンが好ましい。   L in the formula (1) is an organic ligand, and a ligand having two coordination sites at relatively distant positions in the molecule, that is, 4,4′-bipyridine, 3,3′- Bipyridine and 3,4'-bipyridine may be mentioned. In the present invention, 4,4'-bipyridine is preferable because it easily forms a polymer complex.

本発明の高分子金属錯体を合成する際に、PF イオンを、両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオンに共存させることは、吸着特性制御の観点から好ましい。具体的な共存方法としては、(1)両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオンとPF イオンを共に含む金属塩を使用する。(2)両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオンを含む金属塩と、PF イオンを含む金属塩の複数種類を使用する。のいずれの方法でもよい。 In the synthesis of the polymer metal complexes of the present invention, PF 6 - ions, to coexist in the anion with each end a plurality of fluorine atoms it is preferred from the viewpoint of adsorption characteristics control. Specific coexistence method, anions and PF 6 having a plurality of fluorine atoms respectively (1) at both ends - to use a metal salt containing both ions. (2) a metal salt containing an anion each having a plurality of fluorine atoms at both ends, PF 6 - using a plurality of types of metal salts containing ions. Either method may be used.

(2)の方法の具体的な例を挙げれば、Cu(CFBFなどの高分子金属錯体中に取り込まれることを目的とする金属イオンと両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオンとの塩に対し、Cu(PFの様に、同じ金属イオンとPFから成る塩を添加する方法や、NaPFや、KPFなどのアルカリ金属イオンとPF イオンから成る塩を適切量添加する方法が挙げられるPF イオンは、反応溶液中で、両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオンと実質的に共存していればよく、共存方法や添加方法に制限されるものではない。 To give a specific example of the method (2), a metal ion intended to be incorporated into a polymer metal complex such as Cu (CF 3 BF 3 ) 2 and a plurality of fluorine atoms at both ends are provided. to a salt with an anion, as the Cu (PF 6) 2, or a method of adding a salt of the same metal ions and PF 6, NaPF 6 and an alkali metal ion and PF 6, such as KPF 6 - ion PF 6 that include methods to add proper amount of salt comprising - ions in the reaction solution, it is sufficient to substantially coexist and anion having each end a plurality of fluorine atoms, coexistence method and addition method It is not limited to.

PF イオンが共存する量としては、両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオン本発明では(CFBFとPF イオンのモル比率が100:7.5〜100:0.3が好ましく、より好ましくは、100:3.5〜100:0.7%である。適切量のPF イオンの共存により、得られる高分子金属錯体のガス圧増減に対する吸脱着のガス量の応答がより急峻になる。 PF 6 - The amount of ions coexist, the anions present invention having a respective plurality of fluorine atoms at both ends (CF 3 BF 3) - and PF 6 - molar ratio of ions 100: 7.5 to 100: 0.3 is preferable, and more preferably 100: 3.5 to 100: 0.7%. Suitable amount PF 6 - the coexistence of ions, the response of the amount of gas adsorption-desorption to gas pressure change in the polymer metal complex obtained becomes steeper.

PF イオンの共存により高分子金属錯体のガス圧増減に対する吸脱着のガス量の応答がより急峻になるメカニズムとしては、目的とする高分子金属錯体が溶液中で形成される際に、少量の異種イオンの存在により両端にそれぞれ複数個のふっ素原子を有する陰イオンの配向が制御され、より立体的に均一性が高い高分子金属錯体が形成される事が推定される。このように、PF イオンは、高分子金属錯体の微細構造制御の補助因子として、製造時に作用するため、最終的に得られた高分子金属錯体の中にPF イオンが存在している必要性はない。 PF 6 - as a mechanism to respond in the amount of gas adsorption-desorption to gas pressure change in the polymer-metal complex becomes steeper the coexistence of ions, when the polymer metal complex of interest is formed in solution, a small amount It is presumed that the presence of these different ions controls the orientation of the anion having a plurality of fluorine atoms at both ends, thereby forming a polymer metal complex with higher steric uniformity. Thus, PF 6 - ions, as a cofactor of the microstructure control of the polymer-metal complex, to act at the time of manufacture, finally PF in the obtained polymer metal complex 6 - exist ions There is no need to be.

高分子金属錯体を合成する際に、PF イオンを共存させることで、赤外分光における1056cm−1の吸収強度が1614cm−1の吸収強度の1.4倍以上になる。
すなわち、ダイヤモンド一回反射ATR法により測定した赤外分光データに於いて、(CFBFイオンに帰属される1056cm−1の吸収強度がbpyに帰属される1614cm−1の吸収強度(何れもT%,無修正)の1.4倍以上である場合に、より急峻なガス吸着が生じる。これは高分子金属錯体の微細構造すなわちイオン配列が制御された結果として、(CFBFイオンの強度が強まると推測される。
In the synthesis of the polymer metal complex, PF 6 - By the coexistence of ions, absorption intensity of 1056cm -1 in infrared spectroscopy is more than 1.4 times the absorption intensity of 1614cm -1.
That is, in the infrared spectroscopic data measured by the diamond single reflection ATR method, the absorption intensity of 1056 cm −1 attributed to (CF 3 BF 3 ) ion is the absorption intensity of 1614 cm −1 attributed to bpy ( When both are 1.4 times or more of T% (uncorrected), steeper gas adsorption occurs. This as a result of the microstructure i.e. ions sequence of polymer metal complex is controlled, (CF 3 BF 3) - is presumed that the strength of the ion is strengthened.

本発明の高分子金属錯体は多孔体であるため、水やアルコールやエーテルなどの有機分子にふれると孔内に水や有機溶媒を含有し、あるいは場合によっては金属イオンと配位子の間に水や有機溶媒の挿入を受ける。
たとえば下記式(3)のような単位構造を有する複合錯体に変化する場合がある。しかしこれらの複合錯体中の水やアルコール、エーテルなどの有機分子は、高分子金属錯体に弱く結合しているだけであり、ガス吸着材として利用する際の減圧乾燥などの前処理によって除かれ、元の式(1)で表される単位構造を有する錯体に戻る。そのため、式(3)で表されるような単位構造を有する錯体であっても、本質的には本発明の高分子金属錯体と同一物と見なすことができる。なお、式(3)中、Lは有機配位子であり、Zは水、アルコール、エーテルなどの有機分子であり、mは0.5以上である。
Since the polymer metal complex of the present invention is a porous body, when it touches an organic molecule such as water, alcohol or ether, it contains water or an organic solvent in the pore, or in some cases, between the metal ion and the ligand. Receives insertion of water or organic solvent.
For example, it may be changed to a complex complex having a unit structure represented by the following formula (3). However, organic molecules such as water, alcohol, and ether in these complex complexes are only weakly bonded to the polymer metal complex, and are removed by pretreatment such as drying under reduced pressure when used as a gas adsorbent. It returns to the complex having the unit structure represented by the original formula (1). Therefore, even a complex having a unit structure represented by the formula (3) can be regarded as essentially the same as the polymer metal complex of the present invention. In formula (3), L is an organic ligand, Z is an organic molecule such as water, alcohol or ether, and m is 0.5 or more.

[X(CFBF] … (3) [X (CF 3 BF 3 ) 2 L 2 Z m ] (3)

本発明の高分子金属錯体は、上記(1)に示す単位構造を有する金属錯体からなる二次元平面格子積層型の結晶構造を有している。上記(1)に示す単位構造を有する金属錯体は、金属Xを中心元素とする錯体であり、金属Mに(CFBF)とLとが2つずつ配位している。金属MとLが平面格子構造を形成し、Lは金属Mの上下に配位している。そして、複数の平面格子構造が相互に積層して二次元平面格子積層型の結晶構造を形成している。平面格子構造が相互に積層する際は、平面格子構造に含まれる配位子Lが別の平面格子構造と相互作用することによって、二次元平面格子積層型の結晶構造を形成するものと推定される。金属錯体同士の間には空間が形成され、この空間内にガスの分子が吸着されるものと推定される。なお、金属錯体からなる分子が多数集まって高分子化合物のごとく相互に配位して結晶構造を形成することから、本明細書では金属錯体からなる二次元平面格子積層型の結晶構造を有する物質を高分子金属錯体と呼んでいる。 The polymer metal complex of the present invention has a two-dimensional planar lattice stacked crystal structure composed of a metal complex having the unit structure shown in (1) above. The metal complex having the unit structure shown in the above (1) is a complex having the metal X as a central element, and (CF 3 BF 3 ) and L are coordinated to the metal M two by two. Metals M and L form a planar lattice structure, and L is coordinated above and below the metal M. A plurality of planar lattice structures are stacked on each other to form a two-dimensional planar lattice stacked crystal structure. When planar lattice structures are stacked on each other, it is estimated that a ligand L included in the planar lattice structure interacts with another planar lattice structure to form a two-dimensional planar lattice stacked crystal structure. The It is estimated that a space is formed between the metal complexes, and gas molecules are adsorbed in this space. In addition, in this specification, a substance having a two-dimensional planar lattice layered crystal structure consisting of a metal complex because a large number of molecules consisting of a metal complex gather and coordinate with each other like a polymer compound to form a crystal structure. Is called a polymer metal complex.

「二次元積層構造」
本発明で言う高分子金属錯体の二次元積層構造とは、上述のように、図2Aに示すような高分子金属錯体の基本単位である、金属イオンと配位子から構成される四角格子が、二次元平面上に広がった物が、図2Bに示すように積層したものを指す。
"Two-dimensional laminated structure"
As described above, the two-dimensional laminated structure of the polymer metal complex referred to in the present invention is a square lattice composed of metal ions and ligands, which is the basic unit of the polymer metal complex as shown in FIG. 2A. The thing which spread on the two-dimensional plane points out what was laminated | stacked as shown to FIG. 2B.

ここで簡略化の為に格子は正方形で構成されるように示したが、長方形や、タル型などであっても、トポロジー的に正方形と同一と見なせる様な格子であればよい。また平面上は、幾何学的に厳密な平面を意味せず、実質的に各層が積層出来るような面が構成されていればよい。また、図2Bには簡略化の為に3層のみを抜き書きしたが、実質的に溶媒に不要化する高分子錯体が形成されていれば、層の個数は特別に限定されるものではない。   Here, for the sake of simplification, the lattice is shown to be composed of a square, but it may be a rectangle, a tall shape, or the like as long as it can be regarded as a topologically identical square. In addition, the plane does not mean a geometrically strict plane, and it is only necessary to form a plane on which each layer can be substantially stacked. In FIG. 2B, only three layers are extracted for simplification, but the number of layers is not particularly limited as long as a polymer complex that is substantially unnecessary for the solvent is formed. .

「ガス吸着材」
本発明のガス吸着材は、少なくとも1種のガスに関する吸脱着等温線がヒステリシスループを示すガス吸着材である。即ち、吸着時のガス圧力-ガス吸着量曲線と、脱着時のガス圧力-ガス吸着量曲線とが異なる材料である。
"Gas adsorbent"
The gas adsorbent of the present invention is a gas adsorbent in which an adsorption / desorption isotherm relating to at least one gas exhibits a hysteresis loop. That is, the gas pressure-gas adsorption amount curve at the time of adsorption is different from the gas pressure-gas adsorption amount curve at the time of desorption.

本発明のガス吸着材のガス圧力-ガス吸着量カーブからなるヒステリシスループの特異性を、図面を参照しながら説明する。   The peculiarity of the hysteresis loop composed of the gas pressure-gas adsorption amount curve of the gas adsorbent of the present invention will be described with reference to the drawings.

従来のガス吸着材においては、ガス圧力の増加に従ってガス吸着量も増加し、吸着の際の圧力-吸着量カーブと、脱着の際の圧力-吸着量カーブとは一致する。これに対し、本発明のガス吸着材においては、ガス吸着の際の圧力-吸着量カーブがヒステリシスループを示す。   In the conventional gas adsorbent, the gas adsorption amount increases as the gas pressure increases, and the pressure-adsorption amount curve during adsorption coincides with the pressure-adsorption amount curve during desorption. On the other hand, in the gas adsorbent of the present invention, the pressure-adsorption amount curve at the time of gas adsorption shows a hysteresis loop.

かようなヒステリシスループが発現する機構については、未だ完全な理解はなされていない。考えられるメカニズムとしては、金属イオンと配位子からなる2Dスクエアグリッドの格子層が積層し、これらの層が相対的にずれることが重要な働きを有していると考えられる(Zawarotoko, M. J., Crystal Engineering 2(1999), 37)。
層がずれて積層している場合には化合物内に実質的な空孔がなく、ガスの吸着が生じない。一方、層がずれずに積層している場合には空孔が生じガスの吸着が生じる。すなわち急激なガス吸着のメカニズムは以下のように推定できる。
ガスがないかもしくは低圧の場合にはずれず層が積層しており、ガス圧が高まることにより層がずれた積層構造に相転移が生じ、ガスが急激に空孔内に吸着され、細孔内で安定化される。一方、急激なガス放出のメカニズムは、ガス圧が低下することで不安定になり、前記とは逆の相転移が生じ、ガスが放出されると考えられる。
そして、ガス吸着とガス放出では錯体の細孔構造が変化しているため、ヒステリシスループが生じることになる(近藤精一,石川達雄,阿部郁夫,吸着の化学,丸善株式会社,53-57頁)。
The mechanism by which such a hysteresis loop appears has not yet been fully understood. As a possible mechanism, it is considered that a lattice layer of a 2D square grid composed of metal ions and a ligand is laminated, and that these layers have an important function (see Zawarotoko, MJ, Crystal Engineering 2 (1999), 37).
In the case where the layers are deviated and laminated, there is no substantial pore in the compound, and gas adsorption does not occur. On the other hand, when the layers are stacked without shifting, vacancies occur and gas adsorption occurs. That is, the mechanism of rapid gas adsorption can be estimated as follows.
When there is no gas or when the pressure is low, the layers are laminated, and when the gas pressure is increased, a phase transition occurs in the laminated structure where the layers are displaced, and the gas is rapidly adsorbed in the pores, It is stabilized with. On the other hand, it is considered that the mechanism of rapid gas release becomes unstable due to a decrease in gas pressure, a phase transition opposite to the above occurs, and gas is released.
And, since the pore structure of the complex changes between gas adsorption and gas release, a hysteresis loop occurs (Seiichi Kondo, Tatsuo Ishikawa, Ikuo Abe, Adsorption Chemistry, Maruzen Co., Ltd., pages 53-57). ).

この推定によれば、層の間の相互作用が、ずれの起こりやすさに大きな影響を及ぼす。実際、いわゆる2Dスクエアグリッドの格子層が積層した高分子金属錯体は多数知られているが、そのほとんどすべてがガスを吸わないか、あるいは吸っても本発明の化合物のようなガスの急激な吸収や放出をともなうガス吸脱着のヒステリシスループを示すことはない(例えば、Kitagawa, S., Chemistry-A European Journal (2002), 8(16), 3586-3600、Zaworotko, M. J., Chem. Commun. (1999)1327、Roye, H. -C., Angewandte Chem. Int. Ed. (2002)583、Kitagawa, S., J. Am. Chem. Soc., (2002)2568を参照)。
このため、本発明の様なガス吸着能発現のためには、層間のずれの制御因子として金属イオンや対イオンが重要な役割を果たしていると考えられるが、その詳細な機構は不明である。
According to this estimation, the interaction between the layers has a great influence on the likelihood of misalignment. In fact, many polymer metal complexes in which a so-called 2D square grid lattice layer is laminated are known, but almost all of them do not absorb gas, or even if absorbed, rapid absorption of gas such as the compound of the present invention. And no hysteresis loop of gas adsorption / desorption with release (for example, Kitagawa, S., Chemistry-A European Journal (2002), 8 (16), 3586-3600, Zaworotko, MJ, Chem. Commun. ( 1999) 1327, Roye, H.-C., Angewandte Chem. Int. Ed. (2002) 583, Kitagawa, S., J. Am. Chem. Soc., (2002) 2568).
For this reason, it is considered that metal ions and counterions play an important role as control factors for the shift between layers for the gas adsorption ability development as in the present invention, but the detailed mechanism is unknown.

本発明の式(1)で表される単位構造を有する高分子金属錯体は、XおよびCFBFを含有する金属塩と有機配位子とを溶媒に溶かして溶液状態で混合することで製造できる。 The polymer metal complex having a unit structure represented by the formula (1) of the present invention is obtained by dissolving a metal salt containing X and CF 3 BF 3 and an organic ligand in a solvent and mixing them in a solution state. Can be manufactured.

金属塩を溶かす溶媒としては、水やアルコールなどのプロトン系溶媒を利用すると良好な結果が得られる。水やアルコールなどのプロトン系溶媒はニッケル塩をよく溶解し、さらに金属イオンや対イオンに配位結合や水素結合することで金属塩を安定化し、配位子との急速な反応を抑制することで、副反応を抑制する。
アルコールの例としてはメタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2ブタノールなどの脂肪族系1価アルコール及びエチレングリコールなどの脂肪族系2価アルコール類を例示できる。安価でかつニッケル塩の溶解性が高いという点でメタノール、エタノール、1プロパノール、2-プロパノール、エチレングリコールが好ましい。またこれらのアルコールは単独で用いてもよいし、複数を混合使用してもよい。
As a solvent for dissolving the metal salt, good results can be obtained by using a proton solvent such as water or alcohol. Protonic solvents such as water and alcohol dissolve nickel salts well, stabilize metal salts by coordinating and hydrogen bonding to metal ions and counter ions, and suppress rapid reactions with ligands. In order to suppress side reactions.
Examples of alcohols include aliphatic monohydric alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol and 2-butanol, and aliphatic dihydric alcohols such as ethylene glycol. Methanol, ethanol, 1 propanol, 2-propanol, and ethylene glycol are preferred because they are inexpensive and have high solubility of nickel salts. These alcohols may be used alone or in combination.

溶媒として水と前記のアルコール類を混合して使用することも好ましい。混合比率は1:100〜100:0(体積比)で任意である。アルコール類の混合比率を30%以上にすることが、配位子と金属塩の溶解性を向上させる観点から好ましい。   It is also preferable to use a mixture of water and the alcohol as a solvent. The mixing ratio is arbitrary from 1: 100 to 100: 0 (volume ratio). The mixing ratio of alcohols is preferably 30% or more from the viewpoint of improving the solubility of the ligand and the metal salt.

また、水またはアルコールまたは水−アルコールの混合溶媒にさらにアルコール以外の有機溶媒を混合して使用することも可能である。混合する有機溶媒としては、水と混和する溶媒であり、例えば、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、アセトン、1,4-ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどである。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。これらの中では、アセトン、1,4-ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドおよびアセトニトリルがよい結果を与える。有機溶媒の混合比は50モル%以下、好ましくは30モル%以下である。   Moreover, it is also possible to mix and use organic solvents other than alcohol with water, alcohol, or the mixed solvent of water-alcohol. The organic solvent to be mixed is a solvent miscible with water, such as acetonitrile, tetrahydrofuran, acetone, 1,4-dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and the like. These may be used singly or in combination of two or more. Of these, acetone, 1,4-dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and acetonitrile give good results. The mixing ratio of the organic solvent is 50 mol% or less, preferably 30 mol% or less.

一方、有機配位子を溶かす溶媒としては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、エチレングリコールなどのアルコール系溶媒、エーテル、テトラヒドロフランなどの非環状、環状の脂肪族エーテル、アセトンなどのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類、アセトニトリル等の脂肪族ニトリル類、ジクロロメタンなどのハロゲン系溶媒、ベンゼン、トルエンなどの芳香族溶媒、ジメチルホルムアミドなどのホルムアミド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類を広く例示することができる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。コスト的かつ溶解度的に、メタノール、エタノール、2-プロパノール、アセトニトリル、アセトンなどが好ましい。   On the other hand, the solvent for dissolving the organic ligand includes alcohol solvents such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol and ethylene glycol, acyclic and cyclic such as ether and tetrahydrofuran. Aliphatic ethers, ketones such as acetone, esters such as ethyl acetate, aliphatic nitriles such as acetonitrile, halogenated solvents such as dichloromethane, aromatic solvents such as benzene and toluene, formamides such as dimethylformamide, dimethyl sulfoxide The sulfoxides such as can be widely exemplified. These may be used singly or in combination of two or more. In terms of cost and solubility, methanol, ethanol, 2-propanol, acetonitrile, acetone and the like are preferable.

金属塩の溶液および有機配位子の溶液の混合方法は、金属塩溶液に有機配位子溶液を添加しても、その逆でもよい。また、混合に際しては必ずしも溶液で行う必要はなく、例えば、金属塩溶液に固体の有機配位子を投入し、同時に溶媒を入れる方法や、反応容器に金属塩を装填した後に、有機配位子の固体または溶液を注入し、さらに金属塩を溶かすための溶液を注入するなど、最終的に反応が実質的に溶媒中で起こる方法であれば、種々の方法が可能である。ただし、金属塩の溶液と有機配位子の溶液を滴下混合する方法が、工業的には最も操作が簡便であり、好ましい。   The method for mixing the metal salt solution and the organic ligand solution may be the addition of the organic ligand solution to the metal salt solution or vice versa. The mixing is not necessarily performed in a solution. For example, a method of adding a solid organic ligand to a metal salt solution and simultaneously adding a solvent, or after charging a metal salt into a reaction vessel, Various methods are possible as long as the reaction finally takes place substantially in a solvent, such as injecting a solid or solution of the above, and then injecting a solution for dissolving the metal salt. However, the method of dropping and mixing a metal salt solution and an organic ligand solution is industrially the most convenient and preferable.

溶液の濃度は、金属塩溶液については、40mmol/L〜4mmol/L、好ましくは80mmol/L〜2mmol/Lである。また、配位子の有機溶液の濃度は、40mmol/L〜3mmol/L、好ましくは80mmol/L〜1.8mmol/Lである。これより低い濃度で反応を行っても目的物は得られるが、製造効率が低下するため好ましくない。また、これより高い濃度では、吸着能が低下するため好ましくない。   The concentration of the solution is 40 mmol / L to 4 mmol / L, preferably 80 mmol / L to 2 mmol / L for the metal salt solution. The concentration of the organic solution of the ligand is 40 mmol / L to 3 mmol / L, preferably 80 mmol / L to 1.8 mmol / L. Even if the reaction is carried out at a concentration lower than this, the desired product can be obtained, but this is not preferable because the production efficiency is lowered. On the other hand, a concentration higher than this is not preferable because the adsorption ability is lowered.

反応温度は−20〜120℃、好ましくは25〜90℃である。これ以下の低温で行うと、原料の溶解度が下がるため好ましくない。オートクレーブなどを用いて、より高温で反応を行うことも可能であるが、加熱などのエネルギーコストの割には、収率は向上しないため実質的な意味はない。   The reaction temperature is -20 to 120 ° C, preferably 25 to 90 ° C. If it is carried out at a lower temperature than this, the solubility of the raw material is lowered, which is not preferable. Although it is possible to carry out the reaction at a higher temperature using an autoclave or the like, there is no substantial meaning because the yield does not improve for the energy cost such as heating.

本発明の反応で用いられる金属塩と有機配位子の混合比率は、3:1〜1:5のモル比、好ましくは1.5:1〜1:3のモル比の範囲内である。これ以外の範囲では、目的物の収率が低下し、また、未反応の原料が残留して、目的物の取り出しが困難となる。   The mixing ratio of the metal salt and the organic ligand used in the reaction of the present invention is in the range of 3: 1 to 1: 5, preferably 1.5: 1 to 1: 3. In other ranges, the yield of the target product decreases, and unreacted raw materials remain, making it difficult to take out the target product.

反応は通常のガラスライニングのSUS製の反応容器および機械式攪拌機を使用して行うことができる。反応終了後は濾過、乾燥を行うことで目的物質と原料の分離を行い、純度の高い目的物質を製造することが可能である。   The reaction can be carried out using an ordinary glass-lined SUS reaction vessel and a mechanical stirrer. After completion of the reaction, the target substance and raw material can be separated by filtration and drying to produce a target substance with high purity.

本発明の高分子金属錯体を用いたガス吸着材は、ガスに関する吸脱着等温線がヒステリシスループを示す材料であるが、少なくとも1種のガスに関してヒステリシスループを発現すればよく、全てのガスに対してヒステリシスループを示さずともよい。   The gas adsorbent using the polymer metal complex of the present invention is a material in which the adsorption / desorption isotherm relating to the gas exhibits a hysteresis loop, but it is sufficient that the hysteresis loop is expressed for at least one kind of gas. The hysteresis loop may not be shown.

本発明のガス吸着材がヒステリシスループを示す必要があるガスは、本発明のガス吸着材の適用用途によって異なる。
例えば、本発明のガス吸着材をメタンガス貯蔵装置に用いる場合には、メタンガスに対してヒステリシスループを示す必要がある。
また、本発明のガス吸着材を、水素と酸素との混合ガスから水素ガスを分離するガス分離装置に用いる場合には、各ガスに対してヒステリシスループを示す必要がある。
The gas that the gas adsorbent of the present invention needs to exhibit a hysteresis loop varies depending on the application of the gas adsorbent of the present invention.
For example, when the gas adsorbent of the present invention is used in a methane gas storage device, it is necessary to show a hysteresis loop for methane gas.
Further, when the gas adsorbent of the present invention is used in a gas separation device that separates hydrogen gas from a mixed gas of hydrogen and oxygen, it is necessary to show a hysteresis loop for each gas.

一般的にいえば、本発明のガス吸着材を各種用途に利用されるガスの貯蔵または分離に用いるのであれば、本発明のガス吸着材がヒステリシスループを示すガスは、水素、炭化水素(メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタンなど)、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、窒素などであることが好ましい。LNGなどのように複数の炭化水素ガスの混合物を貯蔵できるように、これらの2種以上のガスに対してヒステリシスループを示しても勿論よい。   Generally speaking, if the gas adsorbent of the present invention is used for storage or separation of gas used in various applications, the gas in which the gas adsorbent of the present invention exhibits a hysteresis loop is hydrogen, hydrocarbon (methane , Ethane, propane, butane, isobutane, etc.), carbon monoxide, carbon dioxide, oxygen, nitrogen and the like. Of course, a hysteresis loop may be shown for these two or more gases so that a mixture of a plurality of hydrocarbon gases such as LNG can be stored.

また、本発明のガス吸着材をガスの除去に用いるのであれば、本発明のガス吸着材がヒステリシスループを示すガスは、硫化水素、硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)、およびアンモニアなどであることが好ましい。これらの2種以上のガスに対してヒステリシスループを示しても勿論よい。上記例示した以外のガスに対してヒステリシスループを示してもよい。   In addition, if the gas adsorbent of the present invention is used for gas removal, the gas in which the gas adsorbent of the present invention exhibits a hysteresis loop includes hydrogen sulfide, sulfur oxide (SOx), nitrogen oxide (NOx), and Ammonia is preferred. Of course, a hysteresis loop may be shown for these two or more gases. A hysteresis loop may be shown for gases other than those exemplified above.

本発明のガス吸着材として使用する材料は、貯蔵させるガスや吸着時に必要となる圧力に応じて選択すればよい。特に制限されるものではないが、具体例としては、[Cu(CFBF(bpy)(式中、bpyは4、4’-ビピリジンを表す。)が例示できる。 The material used as the gas adsorbent of the present invention may be selected according to the gas to be stored and the pressure required during adsorption. Although not particularly limited, [Cu (CF 3 BF 3 ) 2 (bpy) 2 ] n (wherein bpy represents 4,4′-bipyridine) can be exemplified as a specific example.

[吸着材の複合化]
本発明のガス吸着材(以下吸着材A)は単独で吸着材として使用してもよいし、他の吸着材と複合化して使用してもよい。複合化して使用する場合には、他の吸着材として吸着等温線と脱着等温線とが一致する挙動を示す吸着材Bと併用することで非常に優れた吸着特性を有するガス吸着材とすることができる。
[Combination of adsorbents]
The gas adsorbent of the present invention (hereinafter referred to as adsorbent A) may be used alone as an adsorbent, or may be used in combination with other adsorbents. When combined and used, the gas adsorbent having very good adsorption characteristics should be used in combination with the adsorbent B that exhibits the behavior that the adsorption isotherm and desorption isotherm coincide with each other. Can do.

ここで吸着材Bとは、ガスに関する吸着等温線と脱着等温線とが一致する挙動を示す材料である。即ち、図3に示すように、吸着時のガス圧力-ガス吸着量曲線と、脱着時のガス圧力-ガス吸着量曲線とが実質的に一致する材料である。吸着材Bは、かような特性を有する材料であれば特に限定されず、物理的吸着材、化学的吸着材、およびこれらが組み合わされてなる物理化学的吸着材を用いることができる。   Here, the adsorbent B is a material that exhibits a behavior in which an adsorption isotherm and a desorption isotherm relating to gas coincide with each other. That is, as shown in FIG. 3, the gas pressure-gas adsorption amount curve at the time of adsorption is substantially the same as the gas pressure-gas adsorption amount curve at the time of desorption. The adsorbent B is not particularly limited as long as it has such characteristics, and a physical adsorbent, a chemical adsorbent, and a physicochemical adsorbent formed by combining these can be used.

物理的吸着材とは、分子と分子との相互作用のような弱い力を用いて、被吸着分子を吸着する吸着材をいう。物理的吸着材としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、ゼオライト、クレー、超吸着性繊維、金属錯体が挙げられる。
化学的吸着材とは、化学的な強固な結合によって、被吸着分子を吸着する吸着材をいう。化学的吸着材としては、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、過マンガン酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、燐酸ナトリウム、活性化された金属が挙げられる。
物理化学的吸着材とは、物理的吸着材および化学的吸着材の双方の吸着機構を備える吸着材をいう。これらの2種以上を組み合わせて用いてもよい。ただし、本発明の技術的範囲がこれらの具体例に限定されるものではない。
吸着材Bの形状は特に限定されないが、一般的には、平均粒径500〜5000μmの粉末状のものを用いる。
A physical adsorbent refers to an adsorbent that adsorbs molecules to be adsorbed using weak force such as interaction between molecules. Examples of the physical adsorbent include activated carbon, silica gel, activated alumina, zeolite, clay, super adsorbent fiber, and metal complex.
A chemical adsorbent refers to an adsorbent that adsorbs molecules to be adsorbed by chemical bonds. Examples of the chemical adsorbent include calcium carbonate, calcium sulfate, potassium permanganate, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium phosphate, and activated metal.
The physicochemical adsorbent refers to an adsorbent that has an adsorption mechanism for both the physical adsorbent and the chemical adsorbent. Two or more of these may be used in combination. However, the technical scope of the present invention is not limited to these specific examples.
The shape of the adsorbent B is not particularly limited, but generally, a powdery material having an average particle diameter of 500 to 5000 μm is used.

吸着材Bとしては、製造コストやガス吸着性能を考慮すると活性炭が好ましい。活性炭は比較的安価である上、質量当たりのガス吸着量が多い。また、活性炭はガスの吸脱着に関するサイクル特性が悪く、吸脱着を繰り返すとガス吸着量が著しく減少する傾向がある。このため、従来においては、質量当たりのガス吸着量が多いにも拘わらず、ガス貯蔵装置やガス分離装置に用いることは困難であった。この点、本発明の吸着材Bとして用いた場合においては、活性炭の優れたガス吸着性能を充分に引き出すことができる。また、活性炭は比表面積が大きいほど吸着量が増加する傾向を有するため、活性炭の比表面積は1000m/g以上であることが好ましい。 As the adsorbent B, activated carbon is preferable in consideration of manufacturing cost and gas adsorption performance. Activated carbon is relatively inexpensive and has a large amount of gas adsorption per mass. In addition, activated carbon has poor cycle characteristics related to gas adsorption and desorption, and when adsorption and desorption is repeated, the amount of gas adsorption tends to be remarkably reduced. For this reason, in the past, it was difficult to use in gas storage devices and gas separation devices despite the large amount of gas adsorption per mass. In this regard, when used as the adsorbent B of the present invention, the excellent gas adsorption performance of the activated carbon can be sufficiently extracted. Moreover, since activated carbon has the tendency for adsorption amount to increase, so that a specific surface area is large, it is preferable that the specific surface area of activated carbon is 1000 m < 2 > / g or more.

また、使用する吸着材Bは、吸着させるガスに応じて適宜構造を制御されることが好ましい。例えば、活性炭に含まれる細孔は、細孔の大きさによって、スーパーミクロポア(〜0.8nm)、ミクロポア(0.8〜2nm)、メソポア(2〜50nm)、マクロポア(50nm〜)に分類できる。細孔の大きさによって吸着しやすいガスが異なり、メタンガスはミクロポアに吸着しやすい。従って、メタンガスを吸着させることを所望する場合には、ミクロポアの割合が大きくなるように活性炭の細孔分布を制御するとよい。   Moreover, it is preferable that the structure of the adsorbent B to be used is appropriately controlled according to the gas to be adsorbed. For example, the pores contained in the activated carbon can be classified into super micropores (up to 0.8 nm), micropores (0.8 to 2 nm), mesopores (2 to 50 nm), and macropores (50 nm to) depending on the size of the pores. . Gases that are easily adsorbed differ depending on the size of the pores, and methane gas is easily adsorbed to micropores. Therefore, when it is desired to adsorb methane gas, the pore distribution of the activated carbon may be controlled so that the proportion of micropores is increased.

本発明の吸着材Aと吸着材Bを複合化する場合は、吸着材Aによって吸着材Bを被覆することが好ましく、より好ましくはクラックや不完全な被覆がなく、吸着材Bが外気に触れないように完全に被覆することが好ましい。
しかしながら、多少のクラック等が存在していても、吸着材Bの自由なガス吸着を阻害し、吸着材Aによって被覆されている吸着材Bがガス吸着に関してヒステリシスループを示すのであれば、本発明の技術的範囲に包含されるものである。
好ましくは、吸着材Bに対して5〜50体積%の吸着材Aで吸着材Bを被覆する。また、吸着材Bを被覆する吸着材Aの厚みは吸着材Aの種類に応じて決定する必要があるが、吸着材Aが薄すぎると吸着材Bへのガス吸着特性を充分に制御できない恐れがある。一方、吸着材Aが厚すぎると、吸着材Bへのガス吸着が生じにくくなり、全体としてのガス吸着量が減少する恐れがある。
これらを考慮すると、吸着材Aの平均厚みが10〜100μmであることが好ましい。吸着材Aの厚みは、吸着材Aの使用量の調節によって制御できる。なお、吸着材Aの厚みは電子顕微鏡を用いて撮影された断面写真から算出することができる。
When the adsorbent A and the adsorbent B of the present invention are combined, it is preferable to cover the adsorbent B with the adsorbent A, and more preferably, there is no crack or incomplete coating, and the adsorbent B touches the outside air. It is preferable to coat completely so that there is no.
However, even if some cracks and the like are present, if the adsorbent B obstructs free gas adsorption and the adsorbent B covered with the adsorbent A exhibits a hysteresis loop with respect to gas adsorption, the present invention can be used. It is included in the technical scope.
Preferably, the adsorbent B is coated with 5 to 50% by volume of the adsorbent A with respect to the adsorbent B. Further, the thickness of the adsorbent A covering the adsorbent B needs to be determined according to the type of the adsorbent A, but if the adsorbent A is too thin, the gas adsorption characteristics to the adsorbent B may not be sufficiently controlled. There is. On the other hand, if the adsorbent A is too thick, gas adsorption to the adsorbent B is difficult to occur, and the gas adsorption amount as a whole may be reduced.
Considering these, it is preferable that the average thickness of the adsorbent A is 10 to 100 μm. The thickness of the adsorbent A can be controlled by adjusting the amount of adsorbent A used. Note that the thickness of the adsorbent A can be calculated from a cross-sectional photograph taken using an electron microscope.

吸着材AとBの複合化の方法としては、(1)吸着材Aが溶解している溶液中に、該溶液に溶解しない吸着材Bを添加し、その後、吸着材Aを結晶成長させることによって、吸着材B表面に吸着材Aを付着させる方法。(2)吸着材Aを含むスラリーを準備し、スラリーを吸着材B表面にコーティング・乾燥させることによって、吸着材B表面に吸着材Aを付着させる方法。などを用いることができる。   As a method of combining the adsorbents A and B, (1) the adsorbent B that does not dissolve in the solution is added to the solution in which the adsorbent A is dissolved, and then the adsorbent A is crystal-grown. The method of attaching the adsorbent A to the surface of the adsorbent B. (2) A method of attaching the adsorbent A to the surface of the adsorbent B by preparing a slurry containing the adsorbent A and coating and drying the slurry on the surface of the adsorbent B. Etc. can be used.

[ガス分離装置への適用]
本発明のガス吸着材は、圧力スイング吸着方式(以下「PSA方式」と略記)のガス分離装置における吸着材として用いることができる。PSA方式のガス分離は、吸着材に対するガス圧力とガス吸着量との違いを利用することを原理とする。
[Application to gas separation equipment]
The gas adsorbent of the present invention can be used as an adsorbent in a pressure separating adsorption (hereinafter abbreviated as “PSA”) gas separation apparatus. PSA gas separation is based on the principle of utilizing the difference between the gas pressure on the adsorbent and the gas adsorption amount.

活性炭やゼオライトなどのガスの吸着等温線と脱着等温線とが一致する挙動を示す吸着材ではガス吸着材には吸着量の差はあっても二種類以上のガス(たとえばAガス、Bガス)の両方が、吸着量の差はあっても、吸着する場合が多い。そのためこのような従来材料を用いてPSA方式によるガス分離を行う場合、AガスおよびBガスの双方が吸着しているため、オフガスにはBガスと共にAガスも含まれる。従って、Aガスのみを分離する場合には極めて非効率的であり、製品ガスとしてAガスの純度を高くするためには、オフガス中へのAガスのロスも大きくなる欠点がある。   In an adsorbent that exhibits a behavior in which the adsorption isotherm and desorption isotherm of activated carbon or zeolite coincide with each other, the gas adsorbent has two or more kinds of gases (for example, A gas and B gas) even though there is a difference in adsorption amount. Both of them often adsorb even if there is a difference in the amount of adsorption. Therefore, when performing gas separation by the PSA method using such a conventional material, since both the A gas and the B gas are adsorbed, the off gas includes the A gas as well as the B gas. Therefore, it is extremely inefficient when only the A gas is separated, and there is a disadvantage that the loss of the A gas into the off-gas is increased in order to increase the purity of the A gas as the product gas.

一方、本発明の吸着材Aでは、明確なガス吸着開始圧と脱着開始圧が存在し、かつ、それがガス種によって異なるという現象がみられる。このため例えば酸素と窒素の混合ガスを吸着材Aに両ガスが吸着する圧力以上で暴露して酸素と窒素の両方を吸着させ、ついで酸素が脱着せず、窒素のみが脱着する圧力範囲にガス圧を制御することで酸素ガスを放出することなく、窒素ガスのみを分離することが可能になる。すなわちガス分離性能は飛躍的に向上し、1回のPSA操作でコンタミネーションのない極めて高純度のガスを得ることも可能である。ただし、2サイクル以上のPSA操作を行うことを排除するものではない。   On the other hand, in the adsorbent A of the present invention, there is a phenomenon that there is a clear gas adsorption start pressure and a desorption start pressure, which differ depending on the gas type. For this reason, for example, a mixed gas of oxygen and nitrogen is exposed to the adsorbent A at a pressure higher than the pressure at which both gases adsorb to adsorb both oxygen and nitrogen, and then the oxygen is not desorbed and the gas is within a pressure range where only nitrogen is desorbed. By controlling the pressure, it is possible to separate only nitrogen gas without releasing oxygen gas. That is, the gas separation performance is dramatically improved, and it is possible to obtain extremely high purity gas without contamination by one PSA operation. However, it does not exclude performing a PSA operation of two cycles or more.

本発明のガス分離装置は、上述のように圧力のスイング幅が小さくてすむため、ガス分離装置の大幅な小型化にも寄与する。また、圧力スイング幅が小さいため圧力変化に要する時間が短縮され、省エネルギーで、さらに高純度ガスの製造ランニングコストおよび設備の固定費を低減することができる。高純度ガスを製品として販売する際のコスト競争力を高めることができることは勿論、自社工場内部で高純度ガスを用いる場合であっても、高純度ガスを必要とする設備に要するコストを削減できるため、結局最終製品の製造コストを削減する効果を有する。   Since the gas separation apparatus of the present invention requires a small pressure swing width as described above, it contributes to a significant downsizing of the gas separation apparatus. Further, since the pressure swing width is small, the time required for the pressure change is shortened, energy saving, and the production running cost of high-purity gas and the fixed cost of equipment can be reduced. The cost competitiveness when selling high-purity gas as a product can be enhanced, and even when high-purity gas is used in its own factory, the cost required for facilities that require high-purity gas can be reduced. Therefore, it has the effect of reducing the manufacturing cost of the final product.

[ガス貯蔵装置への適用]
吸着材Aをタンク等の容器内部に収容することによって、従来材料を使用した場合よりも優れたガス貯蔵装置とすることができる。
[Application to gas storage equipment]
By storing the adsorbent A inside a container such as a tank, a gas storage device that is superior to the case where a conventional material is used can be obtained.

本発明の吸着材Aはガスの吸着開始圧と脱着開始圧が存在する。吸着開始圧以上の圧力で急激にガスをその吸着材の吸蔵能力いっぱいまで吸蔵し、脱着開始圧以下では吸着していたガスのほぼ全量を脱着開始圧で放出する。吸着材Aは従来材料と比較して、低圧でガス貯蔵量が大きいという特性を有し、低圧でガスを貯蔵する場合は好適に使用することが可能である。   The adsorbent A of the present invention has a gas adsorption start pressure and a desorption start pressure. The gas is abruptly stored at a pressure equal to or higher than the adsorption start pressure to the full capacity of the adsorbent, and almost all of the adsorbed gas is released at the desorption start pressure below the desorption start pressure. The adsorbent A has a characteristic that a gas storage amount is large at a low pressure as compared with a conventional material, and can be suitably used when storing gas at a low pressure.

さらにまた、従来のガス吸着材はガスを脱着するに伴い放出されるガス圧が低下する。ところが実際の装置、たとえばガスエンジンなどでガスを使用する場合は極低圧、たとえば0.5MPa以下ではエンジンの作動性に問題が生じる。そのため従来のガス吸着材ではガス圧0.5MPa以下の貯蔵ガス(線より左の部分)は実質上使用できないため、貯蔵ガス圧の目減りが生じる。一方、本発明の吸着材Aはより高い圧力でほぼ全量のガスを放出するため、ガスの目減り現象は生じず、吸着材Aをガス貯蔵装置に使用した場合は、実行容量が大きいという好ましい特性が生じる。   Furthermore, the pressure of the gas released from the conventional gas adsorbent decreases as the gas is desorbed. However, when the gas is used in an actual apparatus such as a gas engine, a problem arises in the operability of the engine at an extremely low pressure, such as 0.5 MPa or less. For this reason, in the conventional gas adsorbing material, the stored gas having a gas pressure of 0.5 MPa or less (the portion on the left side of the line) cannot be practically used, resulting in a decrease in the stored gas pressure. On the other hand, since the adsorbent A of the present invention releases almost the entire amount of gas at a higher pressure, the gas loss phenomenon does not occur, and when the adsorbent A is used in a gas storage device, the preferable capacity is large. Occurs.

ガス貯蔵装置として、吸着材Aを利用したタンク等の容器を製造する場合は、それらの構成や材料は従来公知の技術を用いることができ、特に限定されるものではない。例えば、バルブ制御によってガスの出入りを制御できる金属製容器などを用いることができる。例えば、金属製の薄肉容器の外面に単位密度当たりの強度に優れる炭素繊維強化プラスチック材を巻き付けたものを用いることができる。容器にはガス貯蔵装置の内圧を制御するための調整弁を備えておけば、ガス貯蔵装置からガスを放出させる際に調整弁を活用することができる。   When manufacturing containers, such as a tank using the adsorbent A, as a gas storage device, conventionally well-known techniques can be used for those structures and materials, and it is not specifically limited. For example, a metal container or the like that can control the entry and exit of gas by valve control can be used. For example, it is possible to use a metal thin-walled container wrapped around a carbon fiber reinforced plastic material having excellent strength per unit density. If the container is provided with a regulating valve for controlling the internal pressure of the gas storage device, the regulating valve can be used when gas is released from the gas storage device.

ガス貯蔵装置におけるガス吸着材Aの収容方法は、耐圧容器中への充填などの公知手法を用いることができ、特に限定されるものではない。吸着材Aの収容量は、ガス貯蔵装置に求めるガス貯蔵能力に応じて決定すればよい。耐圧容器の形状や材質は特に限定されるものではない。本発明のガス貯蔵装置は、従来型のものと比較して、同じ貯蔵量を確保するためには、より低圧で構わないため、特別な耐圧構造を設けずともよい。この点で、コスト的に優位性があるといえる。   A method for accommodating the gas adsorbent A in the gas storage device can be a known method such as filling in a pressure resistant container, and is not particularly limited. What is necessary is just to determine the accommodation amount of the adsorbent A according to the gas storage capability calculated | required by a gas storage apparatus. The shape and material of the pressure vessel are not particularly limited. The gas storage device of the present invention does not need to be provided with a special pressure-resistant structure because it may be at a lower pressure in order to ensure the same storage amount as compared with the conventional type. In this respect, it can be said that there is a cost advantage.

吸着材Aが粉末状である場合には、ガス貯蔵装置を構成する容器に収容しようとすると、うまく充填できない恐れがある。形状自由度の高いタンクを用いる場合には特にこの問題が顕著となる恐れがある。この場合には、粉体を錠剤形状にして収容してもよい。錠剤形状の物を用いる場合には、取扱性に優れ、老朽化した化合物を交換する際などに非常に便利である。   When the adsorbent A is in a powder form, there is a possibility that it cannot be filled well if it is stored in a container constituting the gas storage device. When using a tank having a high degree of freedom in shape, this problem may be particularly noticeable. In this case, the powder may be stored in a tablet shape. When a tablet-shaped product is used, it is excellent in handleability and is very convenient when replacing an aged compound.

本発明のガス貯蔵装置は、これらに限定されるものではないが、業務用ガスタンク、民生用ガスタンク、車両用燃料タンクなど各種の適用用途を有する。搬送時や貯蔵時のガス圧力を減少させ得ることに起因する効果としては、形状自由度の向上がまず挙げられる。
従来のガス貯蔵装置においては、貯蔵時の圧力を維持しなくてはガス吸着量を高く維持できない。
しかしながら、本発明のガス貯蔵装置においては、圧力を低下させても充分なガス吸着量を維持できる。このため、容器の耐圧性を低くすることができ、ガス貯蔵装置の形状をある程度自由に設計することができる。この効果は、例えば自動車などの車両用燃料ガスタンクとして本発明のガス貯蔵装置を用いた場合には絶大である。従来型の燃料ガスタンクにおいては、燃料ガスタンクの形状は車両の形状とは無関係に決定されてしまう。このため、必然的に相当量のデッドスペースが生じることになる。また、高圧を保つために特別な装置が必要ともなる。この点、燃料ガスタンクとして本発明のガス貯蔵装置を用いた場合には、上述のように耐圧性に関する制約が緩くなるため、形状をある程度自由に設計できる。具体的には、車両における車輪やシートなどの形状にフィットするようにガス貯蔵装置の形状を調節することが可能となる。その結果、車両の小型化、荷物スペースの確保、車両の軽量化による燃費向上などの各種実利が得られる。
The gas storage device of the present invention has various applications such as, but not limited to, business gas tanks, consumer gas tanks, and vehicle fuel tanks. As an effect resulting from the ability to reduce the gas pressure at the time of conveyance or storage, firstly, improvement in the degree of freedom of shape can be mentioned.
In the conventional gas storage device, the gas adsorption amount cannot be maintained high without maintaining the pressure during storage.
However, in the gas storage device of the present invention, a sufficient gas adsorption amount can be maintained even if the pressure is lowered. For this reason, the pressure resistance of a container can be made low and the shape of a gas storage apparatus can be designed freely to some extent. This effect is great when the gas storage device of the present invention is used as a fuel gas tank for vehicles such as automobiles. In a conventional fuel gas tank, the shape of the fuel gas tank is determined regardless of the shape of the vehicle. This inevitably results in a considerable amount of dead space. In addition, a special device is required to maintain a high pressure. In this regard, when the gas storage device of the present invention is used as a fuel gas tank, the restrictions on pressure resistance are relaxed as described above, so that the shape can be designed to some extent freely. Specifically, the shape of the gas storage device can be adjusted so as to fit the shape of wheels, seats, and the like in the vehicle. As a result, it is possible to obtain various benefits such as miniaturization of the vehicle, securing of luggage space, and improvement of fuel consumption by reducing the weight of the vehicle.

高分子金属錯体の調製方法はガス吸着材の種類によって異なるものであり、一義的に決定できるものではないが、ここでは、[Cu(CFBF2(bpy)](式中、bpyは4、4’-ビピリジンを表す。)の単位構造を有する金属錯体の合成方法の主な例を説明する。
赤外分光分析は、パーキンエルマー社製システム2000に、センサーテクノロジーズ社のダイヤモンドクリスタル一回反射ATRアタッチメントを取り付けて測定した。
The method for preparing the polymer metal complex varies depending on the type of the gas adsorbent and cannot be uniquely determined. Here, [Cu (CF 3 BF 3 ) 2 (bpy) 2 ] (in the formula, bpy represents 4,4′-bipyridine.) A main example of a method for synthesizing a metal complex having a unit structure is described.
Infrared spectroscopic analysis was performed by attaching a once-reflective ATR attachment of Diamond Crystal of Sensor Technologies to a system 2000 manufactured by PerkinElmer.

「実施例1」
試験管にCu(CFBF2水溶液(80mM、6.25mL)を入れ、NaPF (10マイクロモル)を加えて溶かし、さらにbpyのアセトン溶液(80mM,12.5mL)をゆっくりと積層し、2週間静置後、析出した青色結晶を減圧濾過し、減圧乾燥し、青色の高分子金属錯体の結晶を得た。
"Example 1"
Put Cu (CF 3 BF 3 ) 2 aqueous solution (80 mM, 6.25 mL) in a test tube, add NaPF 6 (10 μmol) to dissolve, and slowly layer acetone solution of bpy (80 mM, 12.5 mL). After standing for 2 weeks, the precipitated blue crystals were filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain blue polymer metal complex crystals.

X線結晶構造解析の結果、得られた結晶は二次元平面構造を有している事がわかった。
次に、結晶を3Paの減圧下、100℃で3時間乾燥し、アルゴン気流下で1.00gを秤量し、その粉体を1mol/Lのアンモニア水に溶解し、ジクロロメタンで抽出した。ジクロロメタンをロータリーエバポレーターにて留去し、得られたbpyをガスクロマトグラフ質量分析計(島津製作所QP5050A)を用いて定量分析した。またアンモニア水層をICP発光法により銅の含有量を測定した。またアンモニア水層を蒸留分離吸光光度法によりふっ素原子の含有量を調べた。さらにアンモニア水層をICP発光法によりほう素原子の含有量を調べた結果、3.02質量%で有ることがわかった。これらをあわせて得られた結晶の組成は[Cu(CFBF2(bpy)]であることがわかった。
As a result of X-ray crystal structure analysis, it was found that the obtained crystal had a two-dimensional planar structure.
Next, the crystals were dried at 100 ° C. for 3 hours under reduced pressure of 3 Pa, 1.00 g was weighed under an argon stream, and the powder was dissolved in 1 mol / L aqueous ammonia and extracted with dichloromethane. Dichloromethane was distilled off with a rotary evaporator, and the obtained bpy was quantitatively analyzed using a gas chromatograph mass spectrometer (Shimadzu Corporation QP5050A). Further, the content of copper in the aqueous ammonia layer was measured by ICP emission method. Further, the content of fluorine atoms in the aqueous ammonia layer was examined by distillation separation spectrophotometry. Further, the content of boron atoms in the aqueous ammonia layer was examined by ICP emission method, and as a result, it was found to be 3.02% by mass. It was found that the composition of the crystal obtained by combining these was [Cu (CF 3 BF 3 ) 2 (bpy) 2 ].

「実施例2」
試験管にCu(BF水溶液(80mM、6.25mL)を入れ、KCFBF(1.0mmol)を加えて溶かし、NaPF (7.5マイクロモル)を加えて溶かし、さらにbpyのアセトン溶液(80mM,12.5mL)をゆっくりと積層し、2週間静置後、析出した青色結晶を減圧濾過し、減圧乾燥し、青色の高分子金属錯体の結晶を得た。
"Example 2"
Put Cu (BF 4 ) 2 aqueous solution (80 mM, 6.25 mL) in a test tube, add KCF 3 BF 3 (1.0 mmol) to dissolve, add NaPF 6 (7.5 μmol) to dissolve, and further bpy Acetone solution (80 mM, 12.5 mL) was slowly layered and allowed to stand for 2 weeks. The precipitated blue crystals were filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain blue polymer metal complex crystals.

X線結晶構造解析の結果、得られた結晶は二次元平面構造を有している事がわかった。
実施例1と同様に元素分析を行った所、得られた結晶の組成は[Cu(CFBF2(bpy)]であることがわかった。
As a result of X-ray crystal structure analysis, it was found that the obtained crystal had a two-dimensional planar structure.
When elemental analysis was performed in the same manner as in Example 1, it was found that the composition of the obtained crystal was [Cu (CF 3 BF 3 ) 2 (bpy) 2 ].

「実施例3」
試験管にCu(BF 水溶液(80mM、6.25mL)を入れ、KCFBF(2.0mmol)を加えて溶かし、NaPF (5.0マイクロモル)を加えて溶かし、さらにbpyのアセトン溶液(80mM,12.5mL)をゆっくりと積層し、2週間静置後、析出した青色結晶を減圧濾過し、減圧乾燥し、青色の高分子金属錯体の結晶を得た。
"Example 3"
Put Cu (BF 4 ) 2 aqueous solution (80 mM, 6.25 mL) in a test tube, add KCF 3 BF 3 (2.0 mmol) to dissolve, add NaPF 6 (5.0 μmol) to dissolve, and further bpy Acetone solution (80 mM, 12.5 mL) was slowly layered and allowed to stand for 2 weeks. The precipitated blue crystals were filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain blue polymer metal complex crystals.

X線結晶構造解析の結果、得られた結晶は二次元平面構造を有している事がわかった。
また、実施例1と同様に元素分析を行った所、得られた結晶の組成は[Cu(CFBF2(bpy)]であることがわかった。
As a result of X-ray crystal structure analysis, it was found that the obtained crystal had a two-dimensional planar structure.
Further, when elemental analysis was performed in the same manner as in Example 1, it was found that the composition of the obtained crystal was [Cu (CF 3 BF 3 ) 2 (bpy) 2 ].

「実施例4」
試験管にCu(CFBF水溶液(80mM、6.25mL)を入れ、NaPF(1.5マイクロモル)を加えて溶かし、さらにbpyのアセトン溶液(80mM,12.5mL)をゆっくりと積層し、2週間静置後、析出した青色結晶を減圧濾過し、減圧乾燥し、青色の高分子金属錯体の結晶を得た。
Example 4
Put Cu (CF 3 BF 3 ) 2 aqueous solution (80 mM, 6.25 mL) in a test tube, add NaPF 6 (1.5 μmol) to dissolve, and slowly add bpy in acetone (80 mM, 12.5 mL). After standing for 2 weeks, the deposited blue crystals were filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain blue polymer metal complex crystals.

X線結晶構造解析の結果、得られた結晶は二次元平面構造を有している事がわかった。
また、実施例1と同様に元素分析を行った所、得られた結晶の組成は[Cu(CFBF2(bpy)]であり、PFイオンは含まれていないことがわかった。
As a result of X-ray crystal structure analysis, it was found that the obtained crystal had a two-dimensional planar structure.
Further, when elemental analysis was performed in the same manner as in Example 1, the composition of the obtained crystal was [Cu (CF 3 BF 3 ) 2 (bpy) 2 ], and it was found that PF 6 ions were not included. It was.

「実施例5」
試験管にCu(BF4) 水溶液(80mM、6.25mL)を入れ、NaPF(3.5マイクロモル)を加えて溶かし、さらにbpyのアセトン溶液(80mM、12.5mL)をゆっくりと積層し、2週間静置後、析出した青色結晶を減圧濾過し、減圧乾燥し、青色の高分子金属錯体の結晶を得た。
"Example 5"
Put Cu (BF4) 2 aqueous solution (80 mM, 6.25 mL) in a test tube, add NaPF 6 (3.5 μmol) to dissolve, and slowly layer bpy in acetone (80 mM, 12.5 mL). After standing for 2 weeks, the precipitated blue crystals were filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain blue polymer metal complex crystals.

X線結晶構造解析の結果、得られた結晶は二次元平面構造を有している事がわかった。
また、実施例1と同様に元素分析を行った所、得られた結晶の組成は[Cu(CFBF2(bpy)]であり、PFイオンは含まれていないことがわかった。
As a result of X-ray crystal structure analysis, it was found that the obtained crystal had a two-dimensional planar structure.
Further, when elemental analysis was performed in the same manner as in Example 1, the composition of the obtained crystal was [Cu (CF 3 BF 3 ) 2 (bpy) 2 ], and it was found that PF 6 ions were not included. It was.

「実施例6」
試験管にCu(BF4) 水溶液(80mM、6.25mL)を入れ、NaPF(17.5マイクロモル)を加えて溶かし、さらにbpyのアセトン溶液(80mM、12.5mL)をゆっくりと積層し、2週間静置後、析出した青色結晶を減圧濾過し、減圧乾燥し、青色の高分子金属錯体の結晶を得た。
"Example 6"
Put Cu (BF4) 2 aqueous solution (80 mM, 6.25 mL) in a test tube, add NaPF 6 (17.5 μmol) to dissolve, and slowly layer a bpy acetone solution (80 mM, 12.5 mL). After standing for 2 weeks, the precipitated blue crystals were filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain blue polymer metal complex crystals.

X線結晶構造解析の結果、得られた結晶は二次元平面構造を有している事がわかった。
実施例1と同様に元素分析を行った所、得られた結晶の組成は[Cu(CFBF2(bpy)]であり、PFイオンは含まれていないことがわかった。
As a result of X-ray crystal structure analysis, it was found that the obtained crystal had a two-dimensional planar structure.
When elemental analysis was performed in the same manner as in Example 1, the composition of the obtained crystal was [Cu (CF 3 BF 3 ) 2 (bpy) 2 ], and it was found that PF 6 ions were not included.

「実施例7」
試験管にCu(BF4)水溶液(80mM、6.25mL)を入れ、NaPF(37.5マイクロモル)を加えて溶かし、さらにbpyのアセトン溶液(80mM,12.5mL)をゆっくりと積層し、2週間静置後、析出した青色結晶を減圧濾過し、減圧乾燥し、青色の高分子金属錯体の結晶を得た。
`` Example 7 ''
Put Cu (BF4) 2 aqueous solution (80 mM, 6.25 mL) in a test tube, add NaPF 6 (37.5 μmol) to dissolve, and slowly layer bpy in acetone (80 mM, 12.5 mL). After standing for 2 weeks, the precipitated blue crystals were filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain blue polymer metal complex crystals.

X線結晶構造解析の結果、得られた結晶は二次元平面構造を有している事がわかった。
また、実施例1と同様に元素分析を行った所、得られた結晶の組成は[Cu(CFBF2(bpy)]であり、PFイオンは含まれていないことがわかった。
As a result of X-ray crystal structure analysis, it was found that the obtained crystal had a two-dimensional planar structure.
Further, when elemental analysis was performed in the same manner as in Example 1, the composition of the obtained crystal was [Cu (CF 3 BF 3 ) 2 (bpy) 2 ], and it was found that PF 6 ions were not included. It was.

「実施例8」
4、4’-ビピリジンに代えて、3、3’-ビピリジンを用いた以外は実施例7と同様にして、青色の高分子金属錯体の結晶を得た。
X線結晶構造解析の結果、得られた結晶は二次元平面構造を有している事がわかった。
また、実施例1と同様に元素分析を行った所、得られた結晶の組成は[Cu(CFBF2(3,3'-bpy)]であり、PF イオンは含まれていないことがわかった。
"Example 8"
A blue polymer metal complex crystal was obtained in the same manner as in Example 7 except that 3,3′-bipyridine was used instead of 4,4′-bipyridine.
As a result of X-ray crystal structure analysis, it was found that the obtained crystal had a two-dimensional planar structure.
Moreover, when performing the same elemental analysis as in Example 1, the composition of the obtained crystals was [Cu (CF 3 BF 3) 2 (3,3'-bpy) 2], PF 6 - ions include I understood that it was not.

「実施例9」
4、4’-ビピリジンに代えて、3、4’-ビピリジンを用いた以外は実施例7と同様にして、青色の高分子金属錯体の結晶を得た。
X線結晶構造解析の結果、得られた結晶は二次元平面構造を有している事がわかった。
また、実施例1と同様に元素分析を行った所、得られた結晶の組成は[Cu(CFBF2(3,4'-bpy)]であり、PF イオンは含まれていないことがわかった。
"Example 9"
A blue polymer metal complex crystal was obtained in the same manner as in Example 7 except that 3,4′-bipyridine was used instead of 4,4′-bipyridine.
As a result of X-ray crystal structure analysis, it was found that the obtained crystal had a two-dimensional planar structure.
Moreover, when performing the same elemental analysis as in Example 1, the composition of the obtained crystals was [Cu (CF 3 BF 3) 2 (3,4'-bpy) 2], PF 6 - ions include I understood that it was not.

「実施例10」
実施例1で得られた高分子金属錯体10gに対し、ゼオライト13Xを1g混合して、実施例10の吸着材とした。
"Example 10"
1 g of zeolite 13X was mixed with 10 g of the polymer metal complex obtained in Example 1 to obtain an adsorbent of Example 10.

「比較例1」
試験管にCu(CFBF水溶液(80mM、6.25mL)を入れさらに4,4’-bpyのエタノール溶液(80mM,12.5mL)をゆっくりと積層し、2週間静置後、析出した青色結晶を減圧濾過し、減圧乾燥し、青色の高分子金属錯体の結晶を得た。
"Comparative Example 1"
Tube was charged with Cu (CF 3 BF 3) 2 aqueous solution (80 mM, 6.25 mL), further 4,4'-bpy ethanol solution (80 mM, 12.5 mL) was slowly layered, 2 weeks after standing The deposited blue crystals were filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain blue polymer metal complex crystals.

X線結晶構造解析の結果、得られた結晶は二次元平面構造を有している事がわかった。
また、実施例1と同様に元素分析を行った所、得られた結晶の組成は[Cu(CFBF2(bpy)]であり、PF イオンは含まれていないことがわかった。
As a result of X-ray crystal structure analysis, it was found that the obtained crystal had a two-dimensional planar structure.
Moreover, when performing the same elemental analysis as in Example 1, the composition of the obtained crystals was [Cu (CF 3 BF 3) 2 (bpy) 2], PF 6 - that ions are not included all right.

「吸着特性評価」
得られた高分子金属錯体のガス吸着特性を、窒素ガス吸着法により評価した。ガス吸着測定は、日本ベル社製ガス吸着装置ベルソープミニIIを使用し、77Kの温度にて測定した。測定に先立ち、90℃3時間減圧乾燥前処理を施した。この結果、実施例1〜7で得られた高分子金属錯体の最大ガス吸着量は180mL/gであった。
"Adsorption characteristics evaluation"
The gas adsorption property of the obtained polymer metal complex was evaluated by a nitrogen gas adsorption method. The gas adsorption measurement was performed at a temperature of 77K using a gas adsorption device Bell Soap Mini II manufactured by Bell Japan. Prior to measurement, a vacuum drying pretreatment was performed at 90 ° C. for 3 hours. As a result, the maximum gas adsorption amount of the polymer metal complexes obtained in Examples 1 to 7 was 180 mL / g.

表1に示すように、実施例1〜9で得られた高分子金属錯体はいずれも急峻なガス吸着特性を示し、PF イオンが共存する条件である実施例4〜7で得られた高分子金属錯体は特に急峻なガス吸着特性を示す事がわかった。また、実施例10の吸着材については、実施例1の高分子金属錯体とゼオライトとを混合したことで、急峻なガス吸着性を失うことなく、最大吸着量が増大することがわかった。 As shown in Table 1, it shows the polymer metal complexes are both steep gas adsorption characteristics obtained in Examples 1 to 9, PF 6 - was obtained in Example 4-7 is a condition in which ions coexist The polymer metal complex was found to exhibit particularly steep gas adsorption characteristics. Moreover, about the adsorbent of Example 10, when the polymeric metal complex of Example 1 and zeolite were mixed, it turned out that the maximum adsorption amount increases, without losing steep gas adsorbability.

ここで急峻なガス吸着特性とは、ゲート吸着増加量(吸着完了圧と吸着開始圧との差圧値で、最大吸着量を除した値(吸着曲線の傾き、(mL/g・(P/P0)))が大きい、すなわち少ない吸着圧力変動で大きな吸着量増加が得られた場合を意味する。全ての圧力は、飽和蒸気圧を1とした時の相対圧力で示す。   Here, the steep gas adsorption characteristic is the amount of increase in gate adsorption (the value obtained by dividing the maximum adsorption amount by the difference between the adsorption completion pressure and the adsorption start pressure (the slope of the adsorption curve, (mL / g · (P / P0))) is large, that is, a large increase in adsorption amount is obtained with a small fluctuation in adsorption pressure, and all pressures are expressed as relative pressures when the saturated vapor pressure is 1.

なお、吸着開始圧及び吸着完了圧は、吸着曲線の一次微分曲線から求められる。すなわち、図3に示す吸着曲線の一次微分曲線は、吸着量が大きく変動する圧力近傍にピークを有する曲線になるが、本明細書では、一次微分曲線のピークの立ち上がり点における圧力を吸着開始圧とし、ピークの終端点における圧力を吸着完了圧とする。   The adsorption start pressure and the adsorption completion pressure are obtained from the first derivative curve of the adsorption curve. That is, the first derivative curve of the adsorption curve shown in FIG. 3 is a curve having a peak near the pressure at which the adsorption amount varies greatly. In this specification, the pressure at the rising point of the peak of the first derivative curve is expressed as the adsorption start pressure. And the pressure at the end point of the peak is the adsorption completion pressure.

また、イオン強度を表1に示す。ここでイオン強度とは、ダイヤモンド一回反射ATR法により測定した赤外分光データに於いて、(CFBFイオンに帰属される1056cm−1の吸収強度を、4,4'-bpy、3,3'-bpyまたは3,4'-bpyに帰属される1614cm−1の吸収強度(何れもT%, 無修正)で除した値である。実施例1〜9の方法で製造された結晶は、何れもイオン強度が1.4以上であることが判った。 The ionic strength is shown in Table 1. Here ionic strength and is, in the infrared spectral data measured by the diamond single reflection ATR method, (CF 3 BF 3) - the absorption intensity of 1056cm -1, which is attributed to the ion, 4,4'-bpy , 3,3′-bpy or 3,4′-bpy divided by 1614 cm −1 absorption intensity (both T%, uncorrected). The crystals produced by the methods of Examples 1 to 9 were all found to have an ionic strength of 1.4 or more.

一方、比較例1について、ガス吸着特性を実施例と同様に評価した所、下記表1の通りとなり、イオン強度が1.4未満となり、吸着曲線の傾きが小さくなった。   On the other hand, when the gas adsorption characteristics of Comparative Example 1 were evaluated in the same manner as in the Examples, the results were as shown in Table 1 below. The ionic strength was less than 1.4 and the slope of the adsorption curve was small.

Figure 0005516141
Figure 0005516141

本発明の高分子金属錯体は、配位子の整列によって形成される多数の微細孔が物質内部に存在する。この多孔性を生かして様々な物質の吸着、除去に利用できる。たとえば、空気中の有毒物質の除去、水中の無機、有機物などの不要物の除去による水の浄化、あるいは空気や水中の有用な物質を吸着して、これを取り出すことで有用物質の空気や水からの回収が可能となる。   In the polymer metal complex of the present invention, a large number of micropores formed by alignment of ligands are present inside the substance. Utilizing this porosity, it can be used for adsorption and removal of various substances. For example, removal of toxic substances in the air, purification of water by removing unnecessary substances such as inorganic and organic substances in the water, or adsorption of useful substances in the air and water and taking them out, the useful substances air and water Can be recovered.

Claims (6)

下記式(1)の単位構造を有する二次元平面格子積層型の結晶構造であって、赤外分光による1056cm−1の吸収強度が1614cm−1の吸収強度の1.4倍以上を示すことを特徴とする高分子金属錯体。
[X(CFBF] (1)
(ただし、式中Xは、コバルト、ニッケル、銅のいずれかの二価イオンであり、Lは有機配位子であって、4,4’−ビピリジン、3,3’−ビピリジン、3,4’−ビピリジンのうちの何れか1種以上である。)
It is a two-dimensional planar lattice stacked type crystal structure having a unit structure of the following formula (1), and the absorption intensity at 1056 cm −1 by infrared spectroscopy is 1.4 times or more the absorption intensity at 1614 cm −1. A polymer metal complex.
[X (CF 3 BF 3 ) 2 L 2 ] (1)
(Wherein X is a divalent ion of cobalt, nickel or copper, L is an organic ligand, and 4,4′-bipyridine, 3,3′-bipyridine, 3,4 '- Ru der any one or more of the bipyridine).
(CFBFイオン及びPF イオンが含まれる金属塩を原料として合成されたことを特徴とする請求項1記載の高分子金属錯体。 (CF 3 BF 3) - ion and PF 6 - polymeric metal complexes according to claim 1, wherein the metal salt contains ions was synthesized as a raw material. (CFBFイオンとPF イオンのモル比率が、(CFBFイオン100に対し、PF イオンが7.5以下であることを特徴とする請求項記載の高分子金属錯体。 (CF 3 BF 3) - ion and PF 6 - molar ratio of ions, (CF 3 BF 3) - with respect to ions 100, PF 6 - claim 2, wherein the ions are characterized in that 7.5 or less Polymer metal complex. 請求項1〜のいずれか1項に記載の高分子金属錯体を含むガス吸着材。 A gas adsorbent comprising the polymer metal complex according to any one of claims 1 to 3 . 請求項に記載のガス吸着材を備えたことを特徴とする圧力スイング吸着方式ガス分離装置。 A pressure swing adsorption type gas separation apparatus comprising the gas adsorbent according to claim 4 . 請求項に記載のガス吸着材を内部に収容してなるガス貯蔵装置。 A gas storage device in which the gas adsorbent according to claim 4 is housed.
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