JP6722393B2 - Metal-organic structure, gas storage material using the same, and method for producing the same - Google Patents

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本発明は、パドルホイール型二核錯体を基本骨格として有する金属有機構造体、それを用いたガス吸蔵材、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a metal organic structure having a paddle wheel type binuclear complex as a basic skeleton, a gas storage material using the same, and a method for producing the same.

金属有機構造体(MOF)は、その構造的特徴から結晶内部に大きな空隙と表面積を有しており、近年、新規なガス吸蔵材料として注目されている。中でも、HKUST−1〔Cu(ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシレート),Cu(BTC)〕は、Cu2+イオンの二核クラスターにトリメシン酸(HRTC)が配位したパドルホイール型の三次元骨格構造を有するものであり、その結晶内部に大きな細孔を有しているため、高いメタン吸蔵量を示すことが知られている(J.Am.Chem.Soc.、2013年、第135巻、11887〜11894頁(非特許文献1))。 Metal-organic structures (MOFs) have large voids and surface areas inside crystals due to their structural characteristics, and have recently attracted attention as novel gas storage materials. Among them, HKUST-1 [Cu 3 (benzene-1,3,5-tricarboxylate) 2 , Cu 3 (BTC) 2 ] has trimesic acid (H 3 RTC) coordinated to a binuclear cluster of Cu 2+ ions. It has a paddle wheel type three-dimensional skeleton structure and has large pores inside the crystal, and is known to exhibit a high methane storage amount (J. Am. Chem. Soc. , 2013, 135, 11887-11894 (Non-Patent Document 1)).

しかしながら、HKUST−1は耐湿性や耐水性が低く、湿気や水蒸気、水による結晶構造の破壊が起こり、ガス吸蔵性能が低下するという問題があった(J.Mater.Chem.A、2013年、第1巻、11922〜11932頁(非特許文献2)及びAdv.Funct.Mater.、2014年、第24巻、3855〜3865頁(非特許文献3))。 However, HKUST-1 has low moisture resistance and water resistance, and there is a problem that destruction of the crystal structure due to moisture, water vapor, and water occurs, and gas storage performance decreases (J. Mater. Chem. A, 2013, Volume 1, 11922-11932 (Non-Patent Document 2) and Adv. Funct. Mater., 2014, Volume 24, 3855-3865 (Non-Patent Document 3).

このため、J.Am.Chem.Soc.、2014年、第136巻、16978〜16981頁(非特許文献4)には、HKUST−1をシリコーンで表面処理してHKUST−1の耐湿性や耐水性を向上させることが提案されている。 For this reason, J. Am. Chem. Soc. , 2014, Vol. 136, pp. 16978-16981 (Non-patent document 4), it is proposed to improve the moisture resistance and water resistance of HKUST-1 by surface-treating HKUST-1 with silicone.

Y.Pengら、J.Am.Chem.Soc.、2013年、第135巻、11887〜11894頁Y. Peng et al. Am. Chem. Soc. , 2013, 135, 11887-11894. J.B.DeCosteら、J.Mater.Chem.A、2013年、第1巻、11922〜11932頁J. B. De Coste et al. Mater. Chem. A, 2013, Volume 1, 11922-11932. G.Majanoら、Adv.Funct.Mater.、2014年、第24巻、3855〜3865頁G. Majano et al., Adv. Funct. Mater. , 2014, Vol. 24, pp. 3855-3865 W.Zhangら、J.Am.Chem.Soc.、2014年、第136巻、16978〜16981頁W. Zhang et al. Am. Chem. Soc. , 2014, Vol. 136, pp. 16978-16981

しかしながら、HKUST−1にシリコーンで表面処理を施しても、耐湿性や耐水性は必ずしも十分ではなく、例えば、水分を含む雰囲気に長時間(例えば、10日間以上)曝されると、HKUST−1のガス吸蔵性能(特に、メタン吸蔵性能)が著しく低下するという問題があった。 However, even if HKUST-1 is surface-treated with silicone, its moisture resistance and water resistance are not necessarily sufficient. For example, if it is exposed to an atmosphere containing water for a long time (for example, 10 days or more), HKUST-1 However, there was a problem that the gas storage performance of (especially, methane storage performance) was significantly reduced.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、パドルホイール型二核錯体を基本骨格として有し、耐水性(耐湿性)に優れた金属有機構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems of the conventional art, and has a paddlewheel binuclear complex as a basic skeleton, and a metal organic structure excellent in water resistance (moisture resistance) and a method for manufacturing the same. The purpose is to provide.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、三次元的に連結しているパドルホイール型二核錯体に、アセトン及びアセトン由来の化合物からなる群から選択される少なくとも1種の有機配位子を配位させることによって、パドルホイール型二核錯体の耐水性(耐湿性)が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of earnest studies to achieve the above object, the present inventors have found that at least one selected from the group consisting of acetone and a compound derived from acetone is used as a paddlewheel binuclear complex that is three-dimensionally linked. It has been found that the water resistance (moisture resistance) of the paddle wheel type binuclear complex is improved by coordinating the organic ligands of some species, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の金属有機構造体は、2価の金属イオンと該2価の金属イオンに配位している1分子中に3個のカルボキシル基を有する第一の有機配位子とからなり、三次元的に連結しているパドルホイール型二核錯体、及びアセトンである第二の有機配位子を含有し、
前記パドルホイール型二核錯体中の前記2価の金属イオンの配位不飽和サイトの30%〜100%に前記第二の有機配位子が配位していることを特徴とするものである。
That is, the metal-organic structure of the present invention comprises a divalent metal ion and a first organic ligand having three carboxyl groups in one molecule coordinated to the divalent metal ion. , A three-dimensionally linked paddlewheel binuclear complex, and a second organic ligand that is acetone,
The second organic ligand is coordinated to 30% to 100% of coordination unsaturated sites of the divalent metal ion in the paddle wheel binuclear complex. ..

本発明の金属有機構造体において、前記2価の金属イオンとしては、Cu2+、Zn2+、Ru2+、Rh2+、Mo2+、Cr2+、Ni2+、Mg2+、Fe2+、Pb2+、Sn2+及びCa2+からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、また、前記第一の有機配位子としては、ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシラート、4,4’,4”−ベンゼン−1,3,5−トリイル−トリベンゾエート、及び4,4’,4”−[ベンゼン−1,3,5−トリイル−トリス(ベンゼン−4,1−ジイル)]トリベンゾエートからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。 In the metal organic structure of the present invention, the divalent metal ions include Cu 2+ , Zn 2+ , Ru 2+ , Rh 2+ , Mo 2+ , Cr 2+ , Ni 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Sn 2+. And at least one selected from the group consisting of Ca 2+, and the first organic ligand is benzene-1,3,5-tricarboxylate, 4,4′,4″-benzene. Selected from the group consisting of -1,3,5-triyl-tribenzoate and 4,4',4"-[benzene-1,3,5-triyl-tris(benzene-4,1-diyl)]tribenzoate. At least one of the above is preferable.

また、本発明の金属有機構造体は、その外表面の少なくとも一部にシリコーン被覆層を備えていることが好ましい。 Further, the metal organic structure of the present invention preferably has a silicone coating layer on at least a part of its outer surface.

さらに、本発明のガス吸蔵材は、このような本発明の金属有機構造体からなることを特徴とするものである。 Furthermore, the gas storage material of the present invention is characterized by comprising such a metal organic structure of the present invention.

本発明の金属有機構造体の製造方法は、2価の金属イオンと該2価の金属イオンに配位している第一の有機配位子とからなり、三次元的に連結しているパドルホイール型二核錯体に、アセトンである第二の有機配位子を吸着させる吸着工程と、
前記第二の有機配位子が吸着しているパドルホイール型二核錯体を、大気圧下又は加圧下、100〜300℃の温度雰囲気下で加熱して、前記パドルホイール型二核錯体中の前記2価の金属イオンの配位不飽和サイトの30%〜100%に前記第二の有機配位子を配位させる加熱工程と、
を含むことを特徴とするものである。
The method for producing a metal-organic structure of the present invention comprises a divalent metal ion and a first organic ligand coordinated to the divalent metal ion, and is three-dimensionally connected to a paddle. An adsorption step of adsorbing a second organic ligand, which is acetone , on the wheel-type binuclear complex,
The paddle-wheel binuclear complex in which the second organic ligand is adsorbed is heated under atmospheric pressure or under pressure in a temperature atmosphere of 100 to 300° C. A heating step of coordinating the second organic ligand with 30% to 100% of the coordination unsaturated sites of the divalent metal ion;
It is characterized by including.

このような本発明の金属有機構造体の製造方法においては、前記2価の金属イオンの配位不飽和サイトの30%〜100%に前記第二の有機配位子が吸着しているパドルホイール型二核錯体を加熱することが好ましい。 In such a method for producing a metal organic structure of the present invention, the paddle wheel in which the second organic ligand is adsorbed on 30% to 100% of the coordination unsaturated sites of the divalent metal ion. It is preferred to heat the type binuclear complex.

また、本発明の金属有機構造体の製造方法においては、前記パドルホイール型二核錯体に前記第二の有機配位子及びシリコーンを吸着させ、前記第二の有機配位子及び前記シリコーンが吸着しているパドルホイール型二核錯体を、大気圧下又は加圧下、100〜300℃の温度雰囲気下で加熱して、前記パドルホイール型二核錯体中の前記2価の金属イオンの配位不飽和サイトの30%〜100%に前記第二の有機配位子を配位させ、かつ、金属有機構造体の外表面の少なくとも一部にシリコーン被覆層を形成することが好ましい。 Further, in the method for producing a metal organic structure of the present invention, the paddlewheel binuclear complex is caused to adsorb the second organic ligand and silicone, and the second organic ligand and silicone are adsorbed. The paddle wheel type binuclear complex is heated under atmospheric pressure or pressure under a temperature atmosphere of 100 to 300° C. to adjust the coordination of the divalent metal ion in the paddle wheel type binuclear complex. It is preferable that the second organic ligand is coordinated with 30% to 100% of the saturated sites and a silicone coating layer is formed on at least a part of the outer surface of the metal organic structure.

なお、パドルホイール型二核錯体にアセトン等を配位させることによって、パドルホイール型二核錯体の耐水性(耐湿性)が向上し、水分によるガス吸蔵性能(特に、メタン吸蔵性能)の低下が抑制される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、パドルホイール型二核錯体は、有機配位子が2価の金属イオンに配位した構造を有するものであり、前記2価の金属イオンには前記有機配位子が配位していない空位の配位サイト(配位不飽和サイト)が存在する。このような配位不飽和サイトには空気中の水分が配位しやすく、配位不飽和サイトに配位した水分は、2価の金属イオンと有機配位子との配位結合を加水分解により切断するため、パドルホイール型二核錯体の結晶構造が破壊される。このため、パドルホイール型二核錯体は、水分を含む雰囲気に曝されるとガス吸蔵性能(特に、メタン吸蔵性能)が著しく低下すると推察される。 By coordinating the paddlewheel binuclear complex with acetone or the like, the water resistance (moisture resistance) of the paddlewheel binuclear complex is improved and the gas storage performance (particularly, methane storage performance) is reduced by moisture. Although the reason for the suppression is not always clear, the present inventors speculate as follows. That is, the paddle wheel binuclear complex has a structure in which an organic ligand is coordinated with a divalent metal ion, and the divalent metal ion is not coordinated with the organic ligand. There is a vacant coordination site (coordination unsaturated site). Water in the air is easily coordinated to such a coordination unsaturated site, and the water coordinated to the coordination unsaturated site hydrolyzes the coordination bond between the divalent metal ion and the organic ligand. Since it is cleaved by, the crystal structure of the paddle wheel binuclear complex is destroyed. Therefore, it is speculated that the paddle wheel binuclear complex has a markedly lowered gas storage performance (in particular, methane storage performance) when exposed to an atmosphere containing water.

一方、本発明の金属有機構造体においては、パドルホイール型二核錯体の2価の金属イオンの配位不飽和サイトの少なくとも一部にアセトン及びアセトン由来の化合物からなる群から選択される少なくとも1種の有機配位子が配位している。このような金属有機構造体は、水分を含む雰囲気に曝されても水分子が配位しにくく、2価の金属イオンと有機配位子との配位結合の加水分解が起こりにくくなるため、パドルホイール型二核錯体の結晶構造の破壊が抑制される。その結果、本発明の金属有機構造体からなるガス吸蔵材において、水分によるガス吸蔵性能(特に、メタン吸蔵性能)の低下が抑制されると推察される。 On the other hand, in the metal organic structure of the present invention, at least one selected from the group consisting of acetone and a compound derived from acetone in at least a part of the coordination unsaturated site of the divalent metal ion of the paddle wheel binuclear complex. The species' organic ligand is coordinated. In such a metal-organic structure, water molecules are less likely to coordinate even when exposed to an atmosphere containing water, and hydrolysis of the coordination bond between the divalent metal ion and the organic ligand is less likely to occur. Destruction of the crystal structure of the paddle wheel type binuclear complex is suppressed. As a result, it is presumed that in the gas storage material comprising the metal organic structure of the present invention, deterioration of gas storage performance (particularly, methane storage performance) due to water content is suppressed.

本発明によれば、パドルホイール型二核錯体を基本骨格として有し、耐水性(耐湿性)に優れた金属有機構造体を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain a metal organic structure having a paddle wheel type binuclear complex as a basic skeleton and excellent in water resistance (moisture resistance).

本発明に用いられるパドルホイール型二核錯体の基本骨格の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the basic skeleton of the paddle wheel binuclear complex used for this invention. 本発明の金属有機構造体の基本骨格の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the basic skeleton of the metal organic structure of this invention. 実施例及び比較例で得られた金属有機構造体の耐湿試験前のX線回折パターンを示すグラフである。It is a graph which shows the X-ray-diffraction pattern of the metal organic structure obtained by the Example and the comparative example before a moisture resistance test. 実施例及び比較例で得られた金属有機構造体の耐湿試験前のX線回折パターンを示すグラフである。It is a graph which shows the X-ray-diffraction pattern of the metal organic structure obtained by the Example and the comparative example before a moisture resistance test. 実施例及び比較例で得られた金属有機構造体の耐湿試験後のX線回折パターンを示すグラフである。It is a graph which shows the X-ray-diffraction pattern after the humidity resistance test of the metal organic structure obtained in the Example and the comparative example. 実施例1で得られた金属有機構造体の走査型電子顕微鏡写真である。3 is a scanning electron micrograph of the metal-organic structure obtained in Example 1. 実施例2で得られた金属有機構造体の走査型電子顕微鏡写真である。3 is a scanning electron micrograph of the metal organic structure obtained in Example 2. 実施例3で得られた金属有機構造体の走査型電子顕微鏡写真である。4 is a scanning electron micrograph of the metal organic structure obtained in Example 3. 比較例1で得られた金属有機構造体の走査型電子顕微鏡写真である。5 is a scanning electron micrograph of the metal-organic structure obtained in Comparative Example 1. 比較例2で得られた金属有機構造体の走査型電子顕微鏡写真である。5 is a scanning electron micrograph of the metal-organic structure obtained in Comparative Example 2. 実施例及び比較例で得られた金属有機構造体の熱重量変化を示すグラフである。It is a graph which shows the thermogravimetric change of the metal organic structure obtained by the example and the comparative example. 比較例1で得られた金属有機構造体のGC/MS分析結果を示すグラフである。7 is a graph showing the GC/MS analysis results of the metal organic structure obtained in Comparative Example 1. 実施例3で得られた金属有機構造体のGC/MS分析結果を示すグラフである。7 is a graph showing the GC/MS analysis results of the metal organic structure obtained in Example 3. 比較例3で得られた金属有機構造体のGC/MS分析結果を示すグラフである。9 is a graph showing a GC/MS analysis result of the metal organic structure obtained in Comparative Example 3. 実施例及び比較例で得られた金属有機構造体の耐湿試験前後のメタン吸蔵量を示すグラフである。It is a graph which shows the amount of methane occlusion before and behind a moisture resistance test of the metal organic structure obtained by the example and the comparative example.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to its preferred embodiments.

先ず、本発明の金属有機構造体について説明する。本発明の金属有機構造体は、2価の金属イオンと該2価の金属イオンに配位している第一の有機配位子とからなるパドルホイール型二核錯体を基本骨格として有しており、このパドルホイール型二核錯体が三次元的に連結した構造を有するものである。 First, the metal organic structure of the present invention will be described. The metal organic structure of the present invention has, as a basic skeleton, a paddle wheel binuclear complex composed of a divalent metal ion and a first organic ligand coordinated to the divalent metal ion. The paddle wheel binuclear complex has a three-dimensionally connected structure.

本発明に用いられる2価の金属イオンとしては、パドルホイール型二核錯体を構成できるものであれば特に制限はなく、例えば、Cu2+、Zn2+、Ru2+、Rh2+、Mo2+、Cr2+、Ni2+、Mg2+、Fe2+、Pb2+、Sn2+、Ca2+、Cd2+、Sr2+、Ba2+、Hg2+、Co2+、Mn2+等が挙げられる。これらの2価の金属イオンは1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。また、このような2価の金属イオンのうち、合成が容易でかつ6配位錯体を形成しやすいという観点から、Cu2+が好ましい。 The divalent metal ion used in the present invention is not particularly limited as long as it can form a paddle wheel binuclear complex, and for example, Cu 2+ , Zn 2+ , Ru 2+ , Rh 2+ , Mo 2+ , Cr 2+. , Ni 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Sn 2+ , Ca 2+ , Cd 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Hg 2+ , Co 2+ , Mn 2+ and the like. These divalent metal ions may be used alone or in combination of two or more. Further, among such divalent metal ions, Cu 2+ is preferable from the viewpoint of easy synthesis and easy formation of a hexacoordination complex.

また、本発明に用いられる第一の有機配位子としては、パドルホイール型二核錯体を構成できるものであれば特に制限はないが、パドルホイール型二核錯体が3次元的に連結した構造を形成するという観点から、1分子中に3個のカルボキシル基を有する有機配位子が好ましい。また、1分子中に3個のカルボキシル基を有する有機配位子の中でも、金属有機構造体の機械強度が向上するという観点から、環状構造を更に有するもの(脂環族配位子や芳香族配位子等)がより好ましく、芳香族環を更に有するもの(芳香族配位子)が特に好ましい。1分子中に3個のカルボキシル基を有する芳香族配位子としては、ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシラート〔BTC〕、4,4’,4”−ベンゼン−1,3,5−トリイル−トリベンゾエート〔BTB〕、4,4’,4”−[ベンゼン−1,3,5−トリイル−トリス(ベンゼン−4,1−ジイル)]トリベンゾエート〔BBC〕、フェノールトリカルボキシラート〔PTC〕、4,4’,4”−[トリアジン−2,4,6−トリイル−トリス(ベンゼン−4,1−ジイル)]トリベンゾエート〔TAPB〕、3,4−ジ(4−カルボキシフェニル)安息香酸等が挙げられる。これらの第一の有機配位子は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。また、このような第一の有機配位子のうち、相互貫入しにくく、結晶性の高い金属有機構造体の合成が可能であるという観点から、ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシラート〔BTC〕、4,4’,4”−ベンゼン−1,3,5−トリイル−トリベンゾエート〔BTB〕、4,4’,4”−[ベンゼン−1,3,5−トリイル−トリス(ベンゼン−4,1−ジイル)]トリベンゾエート〔BBC〕が好ましく、ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシラート〔BTC〕がより好ましい。 The first organic ligand used in the present invention is not particularly limited as long as it can form a paddle wheel binuclear complex, but has a structure in which the paddle wheel binuclear complex is three-dimensionally linked. From the viewpoint of forming a group, an organic ligand having three carboxyl groups in one molecule is preferable. Further, among the organic ligands having three carboxyl groups in one molecule, those further having a cyclic structure (such as an alicyclic ligand or an aromatic ring) from the viewpoint of improving the mechanical strength of the metal organic structure. Ligands and the like) are more preferable, and those further having an aromatic ring (aromatic ligands) are particularly preferable. Examples of aromatic ligands having three carboxyl groups in one molecule include benzene-1,3,5-tricarboxylate [BTC], 4,4′,4″-benzene-1,3,5- Triyl-tribenzoate [BTB], 4,4′,4″-[benzene-1,3,5-triyl-tris(benzene-4,1-diyl)]tribenzoate [BBC], phenol tricarboxylate [PTC ], 4,4',4"-[Triazine-2,4,6-triyl-tris(benzene-4,1-diyl)]tribenzoate [TAPB], 3,4-di(4-carboxyphenyl)benzoic acid Acid, etc. These first organic ligands may be used alone or in combination of two or more. Benzene-1,3,5-tricarboxylate [BTC], 4,4′,4″-benzene-1, 3,5-triyl-tribenzoate [BTB], 4,4′,4″-[benzene-1,3,5-triyl-tris(benzene-4,1-diyl)]tribenzoate [BBC] are preferable, Benzene-1,3,5-tricarboxylate [BTC] is more preferred.

本発明に用いられるパドルホイール型二核錯体は、前記2価の金属イオン2個と、これらに配位している4個の前記第一の有機配位子とによって構成されており、本発明の金属有機構造体は、このようなパドルホイール型二核錯体が三次元的に連結した構造を有している。このような三次元的に連結しているパドルホイール型二核錯体としては、HKUST−1〔Cu(BTC)〕、MOF−143〔Cu(BTB)〕、MOF−399〔Cu(BBC)〕、MOF−388〔Cu(TAPB)〕等が挙げられる。これらのパドルホイール型二核錯体は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。また、このようなパドルホイール型二核錯体のうち、ガス吸蔵性能(特に、メタン吸蔵性能)の観点から、HKUST−1〔Cu(BTC)〕が好ましい。 The paddle wheel binuclear complex used in the present invention is composed of the two divalent metal ions and the four first organic ligands coordinated with the two divalent metal ions. The metal organic structure has a structure in which such paddle wheel binuclear complexes are three-dimensionally connected. Examples of such a three-dimensionally connected paddle wheel binuclear complex include HKUST-1 [Cu 3 (BTC) 2 ], MOF-143 [Cu 3 (BTB) 2 ], MOF-399 [Cu 3 (BBC) 2 ], MOF-388 [Cu 3 (TAPB) 2 ], and the like. These paddle wheel binuclear complexes may be used alone or in combination of two or more. Among such paddle wheel binuclear complexes, HKUST-1 [Cu 2 (BTC) 4 ] is preferable from the viewpoint of gas storage performance (particularly, methane storage performance).

このようなパドルホイール型二核錯体の構造をHKUST−1を例に説明する。図1は、HKUST−1の基本骨格を示す模式図である。図1に示すように、HKUST−1の基本骨格であるパドルホイール型二核錯体は、2個のCu2+に4個のBTCが配位した構造を有している。より具体的には、各BTC中の1個のカルボキシル基の2個の酸素原子が2個のCu2+に配位して、HKUST−1の基本骨格であるパドルホイール型二核錯体が形成されている。そして、BTC1分子中の3個のカルボキシル基は、それぞれ異なる基本骨格を構成しているCu2+に配位しており、これによって、パドルホイール型二核錯体が三次元的に連結した構造(パドルホイール型二核錯体が三次元的に架橋した構造)が形成される。このようなパドルホイール型二核錯体が三次元的に連結した構造においては、図1に示すように、Cu2+(2価の金属イオン)に配位不飽和サイト1が存在する。なお、本発明において「配位不飽和サイト」とは、パドルホイール型二核錯体を形成している2価の金属イオンの配位サイトのうち、第一の有機配位子が配位していない、空位の配位サイトを意味する。 The structure of such a paddle wheel type binuclear complex will be described by taking HKUST-1 as an example. FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic skeleton of HKUST-1. As shown in FIG. 1, the paddle wheel binuclear complex, which is the basic skeleton of HKUST-1, has a structure in which four BTCs are coordinated to two Cu 2+ . More specifically, two oxygen atoms of one carboxyl group in each BTC are coordinated with two Cu 2+ to form a paddlewheel binuclear complex that is a basic skeleton of HKUST-1. ing. Then, three carboxyl groups in one BTC molecule are coordinated to Cu 2+ , which respectively constitute different basic skeletons, whereby a structure in which the paddle wheel type dinuclear complex is three-dimensionally linked (paddle A structure in which a wheel-type binuclear complex is three-dimensionally crosslinked) is formed. In the structure in which the paddle wheel type binuclear complex is three-dimensionally linked, as shown in FIG. 1, Cu 2+ (divalent metal ion) has a coordination unsaturated site 1. In the present invention, “coordinative unsaturated site” means that the first organic ligand is coordinated among the coordination sites of the divalent metal ion forming the paddle wheel type binuclear complex. Not mean a vacant coordination site.

本発明の金属有機構造体は、このような三次元的に連結しているパドルホイール型二核錯体中の2価の金属イオンの配位不飽和サイトの少なくとも一部に、アセトン及びアセトン由来の化合物からなる群から選択される少なくとも1種の第二の有機配位子が配位したものである。図2は、HKUST−1中のCu2+の配位不飽和サイトに第二の有機配位子2としてアセトンが配位している金属有機構造体の基本骨格を示す模式図である。また、前記アセトン由来の化合物としては、酢酸、二酸化炭素等が挙げられる。これらの第二の有機配位子は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。また、このような第二の有機配位子のうち、常温で揮発しにくく、かつ沸点が低いという操作性の観点から、アセトンが好ましい。 The metal-organic structure of the present invention is such that at least a part of the coordination unsaturated site of the divalent metal ion in such a three-dimensionally connected paddle wheel type binuclear complex is derived from acetone and acetone. At least one second organic ligand selected from the group consisting of compounds is coordinated. FIG. 2 is a schematic diagram showing a basic skeleton of a metal organic structure in which acetone is coordinated as a second organic ligand 2 at a coordination unsaturated site of Cu 2+ in HKUST-1. Examples of the acetone-derived compound include acetic acid and carbon dioxide. These second organic ligands may be used alone or in combination of two or more. Among these second organic ligands, acetone is preferable from the viewpoint of operability that it is hard to volatilize at room temperature and has a low boiling point.

本発明の金属有機構造体において、このような第二の有機配位子は、パドルホイール型二核錯体中の2価の金属イオンの配位不飽和サイトの30〜100%に配位している。第二の有機配位子が配位している配位不飽和サイトの割合が前記下限未満になると、金属有機構造体の耐水性(耐湿性)が低下し、水分を含む雰囲気に曝された場合にガス吸蔵性能(特に、メタン吸蔵性能)が著しく低下する。また、金属有機構造体の耐水性(耐湿性)が向上するという観点から、第二の有機配位子が配位している配位不飽和サイトの割合としては、35〜100%が好ましく、50〜100%がより好ましい。 In the metal-organic structure of the present invention, such a second organic ligand is coordinated with 30 to 100% of the coordination unsaturated sites of the divalent metal ion in the paddlewheel binuclear complex. There is. When the ratio of the coordinatively unsaturated sites coordinated by the second organic ligand is less than the lower limit, the water resistance (moisture resistance) of the metal organic structure is lowered and the metal organic structure was exposed to an atmosphere containing water. In this case, the gas storage performance (particularly, methane storage performance) is significantly reduced. Further, from the viewpoint that the water resistance (moisture resistance) of the metal organic structure is improved, the proportion of coordination unsaturated sites coordinated by the second organic ligand is preferably 35 to 100%, 50 to 100% is more preferable.

また、本発明の金属有機構造体においては、その外表面の少なくとも一部にシリコーン被覆層が形成されていることが好ましい。これにより、金属有機構造体の耐水性(耐湿性)が更に向上し、水分による構造破壊が抑制される。このようなシリコーン被覆層を形成するためのポリシロキサンとしては特に制限はないが、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、ジアミンポリシロキサン等が挙げられる。これらのポリシロキサンは1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。また、このようなポリシロキサンのうち、結晶表面の安定性の観点から、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルポリシロキサンが好ましく、メチルハイドロジェンポリシロキサンがより好ましい。 Further, in the metal organic structure of the present invention, it is preferable that a silicone coating layer is formed on at least a part of the outer surface thereof. Thereby, the water resistance (moisture resistance) of the metal organic structure is further improved, and the structural destruction due to water is suppressed. The polysiloxane for forming such a silicone coating layer is not particularly limited, but examples thereof include methylhydrogenpolysiloxane, dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, cyclic dimethylpolysiloxane, and diaminepolysiloxane. These polysiloxanes may be used alone or in combination of two or more. Of these polysiloxanes, methylhydrogenpolysiloxane and dimethylpolysiloxane are preferable, and methylhydrogenpolysiloxane is more preferable, from the viewpoint of stability of the crystal surface.

次に、本発明の金属有機構造体の製造方法について説明する。本発明の金属有機構造体の製造方法は、三次元的に連結しているパドルホイール型二核錯体に第二の有機配位子を吸着させる吸着工程と、第二の有機配位子が吸着しているパドルホイール型二核錯体を、大気圧下又は加圧下で加熱して、パドルホイール型二核錯体中の2価の金属イオンの配位不飽和サイトの少なくとも一部に第二の有機配位子を配位させる加熱工程と、を含む方法である。 Next, a method for producing the metal organic structure of the present invention will be described. The method for producing a metal-organic structure of the present invention comprises an adsorption step of adsorbing a second organic ligand to a paddle wheel type binuclear complex that is three-dimensionally connected, and the second organic ligand is adsorbed. The paddle wheel type binuclear complex is heated at atmospheric pressure or under pressure to generate a second organic compound on at least a part of the coordination unsaturated site of the divalent metal ion in the paddle wheel type binuclear complex. And a heating step for coordinating a ligand.

本発明の金属有機構造体の製造方法においては、先ず、第二の有機配位子が吸着したパドルホイール型二核錯体を調製する(吸着工程)。パドルホイール型二核錯体に第二の有機配位子を吸着させる方法としては特に制限はなく、例えば、パドルホイール型二核錯体と第二の有機配位子とを混合し、必要に応じて余分な第二の有機配位子を除去する方法等を採用することができる。余分な第二の有機配位子を除去する方法としては、大気圧下又は加圧下、70℃以下の温度雰囲気下で第二の有機配位子を蒸発させる方法が好ましい。一方、減圧処理は、パドルホイール型二核錯体に吸着した第二の有機配位子が脱離し、第二の有機配位子が吸着している配位不飽和サイトの割合が少なくなる(例えば、30%未満)ため、好ましくない。 In the method for producing a metal organic structure of the present invention, first, a paddle wheel binuclear complex having a second organic ligand adsorbed thereon is prepared (adsorption step). The method of adsorbing the second organic ligand to the paddle wheel binuclear complex is not particularly limited, and for example, a paddle wheel binuclear complex and a second organic ligand are mixed and, if necessary, A method of removing an extra second organic ligand can be adopted. As a method of removing the extra second organic ligand, a method of evaporating the second organic ligand under atmospheric pressure or under pressure and under a temperature atmosphere of 70° C. or lower is preferable. On the other hand, in the reduced pressure treatment, the second organic ligand adsorbed on the paddle wheel binuclear complex is desorbed, and the proportion of coordination unsaturated sites adsorbed by the second organic ligand decreases (for example, , Less than 30%), which is not preferable.

パドルホイール型二核錯体と第二の有機配位子との混合比としては特に制限はないが、パドルホイール型二核錯体100質量部に対して、第二の有機配位子を29〜800質量部混合することが好ましい、第二の有機配位子の混合割合が前記下限未満になると、十分な量の第二の有機配位子を配位させることができない場合があり、他方、前記上限を超えると、余分な第二の有機配位子を多量に除去することが必要になる場合がある。 The mixing ratio of the paddle wheel binuclear complex and the second organic ligand is not particularly limited, but the second organic ligand is 29 to 800 with respect to 100 parts by mass of the paddle wheel binuclear complex. It is preferable to mix by mass, when the mixing ratio of the second organic ligand is less than the lower limit, it may not be possible to coordinate a sufficient amount of the second organic ligand. If the upper limit is exceeded, it may be necessary to remove a large amount of extra second organic ligand.

次に、第二の有機配位子が吸着しているパドルホイール型二核錯体を加熱する(加熱工程)。これにより、パドルホイール型二核錯体中の2価の金属イオンの配位不飽和サイトの少なくとも一部に第二の有機配位子が配位する。加熱方法としては、大気圧下又は加圧下で昇温・加熱する方法であれば特に制限はない。一方、減圧下での昇温・加熱は、パドルホイール型二核錯体に吸着した第二の有機配位子が脱離し、第二の有機配位子が吸着している配位不飽和サイトの割合が少なくなる(例えば、30%未満)ため、好ましくない。 Next, the paddle wheel type binuclear complex in which the second organic ligand is adsorbed is heated (heating step). As a result, the second organic ligand is coordinated to at least a part of the coordination unsaturated site of the divalent metal ion in the paddle wheel type binuclear complex. The heating method is not particularly limited as long as it is a method of heating/heating under atmospheric pressure or under pressure. On the other hand, when the temperature is raised and heated under reduced pressure, the second organic ligand adsorbed on the paddle wheel binuclear complex is desorbed, and the coordination unsaturated site adsorbed by the second organic ligand It is not preferable because the ratio becomes small (for example, less than 30%).

本発明の金属有機構造体の製造方法において、加熱温度は100〜300℃である。加熱温度が前記下限未満になると、わずかに残存している水分子を除去することができず、他方、前記上限を超えると、金属有機構造体が熱分解する。また、加熱時間としては特に制限はないが、3〜12時間が好ましい。 In the method for producing a metal organic structure of the present invention, the heating temperature is 100 to 300°C. If the heating temperature is lower than the lower limit, slightly remaining water molecules cannot be removed. On the other hand, if the heating temperature is higher than the upper limit, the metal organic structure is thermally decomposed. The heating time is not particularly limited, but is preferably 3 to 12 hours.

また、本発明の金属有機構造体の製造方法においては、2価の金属イオンの配位不飽和サイトの30%〜100%(好ましくは35〜100%、より好ましくは50〜100%)に第二の有機配位子が吸着しているパドルホイール型二核錯体を加熱することが好ましい。これにより、パドルホイール型二核錯体中の2価の金属イオンの配位不飽和サイトの30%〜100%(好ましくは35〜100%、より好ましくは50〜100%)に第二の有機配位子を配位させることができ、耐水性(耐湿性)に優れた金属有機構造体を得ることができる。一方、第二の有機配位子が吸着している配位不飽和サイトの割合が30%未満になると、配位不飽和サイトの30%以上に第二の有機配位子を配位させることができず、耐水性(耐湿性)に優れた金属有機構造体が得られない場合がある。 In addition, in the method for producing a metal organic structure of the present invention, it is preferable that 30% to 100% (preferably 35 to 100%, more preferably 50 to 100%) of the coordination unsaturated sites of the divalent metal ion. It is preferable to heat the paddle wheel type binuclear complex in which the two organic ligands are adsorbed. Thereby, 30% to 100% (preferably 35 to 100%, more preferably 50 to 100%) of the coordination unsaturated sites of the divalent metal ion in the paddle wheel type binuclear complex is subjected to the second organic coordination. The ligand can be coordinated, and a metal organic structure excellent in water resistance (moisture resistance) can be obtained. On the other hand, when the proportion of the coordinatively unsaturated sites adsorbed by the second organic ligand is less than 30%, the second organic ligand is coordinated to 30% or more of the coordinatively unsaturated sites. In some cases, a metal organic structure having excellent water resistance (moisture resistance) cannot be obtained.

また、本発明の金属有機構造体の製造方法においては、金属有機構造体の外表面の少なくとも一部にシリコーン被覆層を形成することが好ましい。これにより、耐水性(耐湿性)に優れた金属有機構造体を得ることができる。 Further, in the method for producing a metal organic structure of the present invention, it is preferable to form a silicone coating layer on at least a part of the outer surface of the metal organic structure. Thereby, a metal organic structure having excellent water resistance (moisture resistance) can be obtained.

シリコーン被覆層を形成する方法としては、先ず、吸着工程において、パドルホイール型二核錯体に第二の有機配位子とシリコーンとを吸着させる。パドルホイール型二核錯体に第二の有機配位子とシリコーンとを吸着させる方法としては特に制限はなく、例えば、パドルホイール型二核錯体と第二の有機配位子とを混合し、必要に応じて余分な第二の有機配位子を除去して、パドルホイール型二核錯体に第二の有機配位子を吸着させた後、シリコーンを混合して第二の有機配位子が吸着したパドルホイール型二核錯体にシリコーンを吸着させる方法;パドルホイール型二核錯体とシリコーンとを混合してパドルホイール型二核錯体にシリコーンを吸着させた後、第二の有機配位子を混合し、必要に応じて余分な第二の有機配位子を除去して、シリコーンが吸着したパドルホイール型二核錯体に第二の有機配位子を吸着させる方法;パドルホイール型二核錯体と第二の有機配位子とシリコーンとを混合し、必要に応じて余分な第二の有機配位子を除去して、パドルホイール型二核錯体に第二の有機配位子とシリコーンとを同時に吸着させる方法等を採用することができる。 As a method of forming the silicone coating layer, first, in the adsorption step, the paddlewheel binuclear complex is caused to adsorb the second organic ligand and silicone. The method of adsorbing the second organic ligand and the silicone to the paddle wheel binuclear complex is not particularly limited, and for example, the paddle wheel binuclear complex and the second organic ligand may be mixed to obtain According to the above, the excess second organic ligand is removed, and after adsorbing the second organic ligand to the paddle wheel type binuclear complex, silicone is mixed to make the second organic ligand Method of adsorbing silicone to adsorbed paddle wheel type binuclear complex; mixing paddle wheel type binuclear complex and silicone to adsorb silicone to paddle wheel type binuclear complex, and then adsorbing second organic ligand A method of mixing, removing excess second organic ligand as needed, and adsorbing the second organic ligand to the paddlewheel binuclear complex adsorbed by silicone; paddlewheel binuclear complex And a second organic ligand and silicone are mixed, and if necessary, an extra second organic ligand is removed to form a paddle wheel type binuclear complex with the second organic ligand and silicone. It is possible to adopt a method of simultaneously adsorbing

パドルホイール型二核錯体とシリコーンとの混合比としては特に制限はないが、パドルホイール型二核錯体100質量部に対して、シリコーンを0.5〜5質量部混合することが好ましい、シリコーンの混合割合が前記下限未満になると、シリコーン被覆層を十分に形成することができない場合があり、他方、前記上限を超えると、ガス吸蔵性能(特に、メタン吸蔵性能)が著しく低下する場合がある。 The mixing ratio of the paddle wheel binuclear complex and the silicone is not particularly limited, but 0.5 to 5 parts by mass of silicone is preferably mixed with 100 parts by mass of the paddle wheel binuclear complex. If the mixing ratio is less than the lower limit, the silicone coating layer may not be sufficiently formed, while if it exceeds the upper limit, the gas storage performance (particularly, methane storage performance) may be significantly reduced.

次に、このような第二の有機配位子とシリコーンとが吸着したパドルホイール型二核錯体を上記と同様の条件で加熱する。これにより、パドルホイール型二核錯体中の2価の金属イオンの配位不飽和サイトの少なくとも一部に第二の有機配位子が配位するとともに、外表面の少なくとも一部にシリコーン被覆層が形成され、耐水性(耐湿性)に更に優れた金属有機構造体を得ることができる。 Next, the paddle wheel type binuclear complex in which such a second organic ligand and silicone are adsorbed is heated under the same conditions as above. As a result, the second organic ligand is coordinated with at least a part of the coordination unsaturated site of the divalent metal ion in the paddle wheel type binuclear complex, and at least a part of the outer surface of the silicone coating layer. Is formed, and a metal organic structure having further excellent water resistance (moisture resistance) can be obtained.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

(実施例1)
三次元的に連結しているパドルホイール型二核錯体として、HKUST−1([Cu(BTC)]、アルドリッチ社製「BasoliteC300」)を使用した。なお、前記式中、BTCはベンゼン−1,3,5−トリカルボキシラートを示す。このHKUST−1を2.0g秤量してフラスコに入れ、60分間真空乾燥した。乾燥後のHKUST−1に、アセトン(超脱水)20mlを添加し、さらにメチルハイドロジェンポリシロキサン(信越化学工業(株)製「KF−9901」)100μlを添加した。得られた混合物を窒素ガス流通下で10分間撹拌してHKUST−1にアセトン及びシリコーンを吸着させた後、37℃のオイルバスで加熱して余分なアセトンを蒸発させた。その後、アセトン及びシリコーンが吸着したHKUST−1が入った前記フラスコを、予め150℃に加熱したオーブンに入れ、大気圧下で12時間加熱した。加熱終了後、得られた粉末をフラスコから試料瓶に素早く移し替え、室温で3時間脱気した後、窒素雰囲気下で保存した。
(Example 1)
As paddle wheel type binuclear complexes linked three-dimensionally, HKUST-1 ([Cu 3 (BTC) 2], Aldrich "BasoliteC300") was used. In the above formula, BTC represents benzene-1,3,5-tricarboxylate. 2.0 g of this HKUST-1 was weighed, put into a flask, and vacuum dried for 60 minutes. To the dried HKUST-1, 20 ml of acetone (super dehydration) was added, and further 100 μl of methyl hydrogen polysiloxane (“KF-9901” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added. The obtained mixture was stirred under a nitrogen gas flow for 10 minutes to adsorb acetone and silicone to HKUST-1 and then heated in an oil bath at 37°C to evaporate excess acetone. Then, the flask containing HKUST-1 in which acetone and silicone were adsorbed was placed in an oven preheated to 150° C. and heated under atmospheric pressure for 12 hours. After heating, the obtained powder was quickly transferred from the flask to a sample bottle, deaerated at room temperature for 3 hours, and then stored under a nitrogen atmosphere.

(実施例2)
メチルハイドロジェンポリシロキサンの代わりにジメチルポリシロキサン(信越化学工業(株)製「KF−96−30CS」)20μlを用いた以外は、実施例1と同様にして、アセトン及びシリコーンが吸着したHKUST−1の調製及び加熱処理を行い、得られた粉末を実施例1と同様に脱気した後、窒素雰囲気下で保存した。
(Example 2)
Acetone and silicone adsorbed HKUST-in the same manner as in Example 1 except that 20 μl of dimethylpolysiloxane (“KF-96-30CS” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used instead of methylhydrogenpolysiloxane. Preparation 1 and heat treatment were performed, the obtained powder was degassed in the same manner as in Example 1, and then stored in a nitrogen atmosphere.

(実施例3)
メチルハイドロジェンポリシロキサンを添加しなかった以外は、実施例1と同様にして、アセトンが吸着したHKUST−1の調製及び加熱処理を行い、得られた粉末を実施例1と同様に脱気した後、窒素雰囲気下で保存した。
(Example 3)
Acetone-adsorbed HKUST-1 was prepared and heat-treated in the same manner as in Example 1 except that methylhydrogenpolysiloxane was not added, and the obtained powder was degassed in the same manner as in Example 1. Then, it was stored under a nitrogen atmosphere.

(比較例1)
購入したHKUST−1をそのまま使用した。
(Comparative Example 1)
The purchased HKUST-1 was used as it was.

(比較例2)
アセトンの代わりにヘキサン20mlを添加した以外は、実施例1と同様にして、ヘキサン及びシリコーンが吸着したHKUST−1の調製及び加熱処理を行い、得られた粉末を実施例1と同様に脱気した後、窒素雰囲気下で保存した。
(Comparative example 2)
Preparation and heat treatment of HKUST-1 adsorbed with hexane and silicone were performed in the same manner as in Example 1 except that 20 ml of hexane was added instead of acetone, and the obtained powder was degassed in the same manner as in Example 1. After that, it was stored under a nitrogen atmosphere.

(比較例3)
実施例3と同様にして、アセトンが吸着したHKUST−1を調製した。このアセトンが吸着したHKUST−1が入ったフラスコを、減圧下で、50℃で10分間加熱し、次いで100℃で10分間加熱し、次いで120℃で1時間加熱し、次いで130℃で2時間加熱した後、予め150℃に加熱したオーブンに入れ、大気圧下で12時間加熱した。加熱終了後、得られた粉末を実施例1と同様に脱気した後、窒素雰囲気下で保存した。
(Comparative example 3)
Acetone adsorbed HKUST-1 was prepared in the same manner as in Example 3. The flask containing HKUST-1 adsorbed with acetone was heated under reduced pressure at 50° C. for 10 minutes, then at 100° C. for 10 minutes, then at 120° C. for 1 hour, then at 130° C. for 2 hours. After heating, it was placed in an oven preheated to 150° C. and heated under atmospheric pressure for 12 hours. After completion of heating, the obtained powder was degassed in the same manner as in Example 1 and then stored under a nitrogen atmosphere.

<耐湿試験>
室温下、NaCl飽和水溶液を用いた飽和塩法により相対湿度を75%RHに調整したデシケータ中に実施例及び比較例で得られた各粉末試料を所定時間保存して、水分を含む雰囲気に曝露させた。
<Moisture resistance test>
At room temperature, each powder sample obtained in Examples and Comparative Examples was stored for a predetermined time in a desiccator whose relative humidity was adjusted to 75% RH by a saturated salt method using a saturated aqueous solution of NaCl, and exposed to an atmosphere containing water. Let

<粉末X線回折(PXRD)測定>
耐湿試験前後の粉末試料のX線回折パターンを、粉末X線回折装置((株)リガク製「Ultima IV」)を用いて測定した。具体的には、溝付きガラスプレートに前記粉末試料を押し付け、X線源:CuKα線(λ=1.5418Å、40kV、40mA)、大気中、10deg./分の条件で測定した。その結果を図3A〜図3Cに示す。図3A及び図3Bは、耐湿試験前の粉末試料のX線回折パターンを示すグラフであり、図3Cは、耐湿試験(実施例1は12日間、実施例2及び比較例1〜2は13日間、実施例3は14日間)後の粉末試料のX線回折パターンを示すグラフである。また、図3A〜図3Cには、HKUST−1(図1)について計算により求めた粉末X線回折パターンを、図3Bには、Cuの配位不飽和サイトにアセトンが配位しているHKUST−1(図2)について計算により求めた粉末X線回折パターンを併せて記載した。
<Powder X-ray diffraction (PXRD) measurement>
The X-ray diffraction patterns of the powder sample before and after the moisture resistance test were measured using a powder X-ray diffractometer (“Ultima IV” manufactured by Rigaku Corporation). Specifically, the powder sample is pressed against a grooved glass plate, and X-ray source: CuKα ray (λ=1.5418Å, 40 kV, 40 mA), in air, 10 deg. It was measured under the condition of /min. The results are shown in FIGS. 3A to 3C. 3A and 3B are graphs showing X-ray diffraction patterns of powder samples before the moisture resistance test, and FIG. 3C shows a moisture resistance test (Example 1 for 12 days, Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 for 13 days). , Example 3 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of the powder sample after 14 days). 3A to 3C show powder X-ray diffraction patterns obtained by calculation for HKUST-1 (FIG. 1), and FIG. 3B shows HKUST in which acetone is coordinated to the coordination unsaturated site of Cu. The powder X-ray diffraction pattern obtained by calculation for -1 (FIG. 2) is also shown.

図3Aに示したように、実施例1〜3及び比較例1〜2で得られた粉末試料はいずれも、粉末X線回折パターンにおけるピーク位置が、HKUST−1について計算により求めた粉末X線回折パターンにおけるピーク位置と一致しており、HKUST−1構造を基本骨格として有する金属有機構造体(MOF)であることが確認された。 As shown in FIG. 3A, in each of the powder samples obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2, the peak position in the powder X-ray diffraction pattern was the powder X-ray calculated by HKUST-1. It coincided with the peak position in the diffraction pattern, and was confirmed to be a metal organic structure (MOF) having a HKUST-1 structure as a basic skeleton.

また、図3Aに示したように、実施例1〜3で得られた金属有機構造体の粉末X線回折パターンにおいては、2θ=5.8°付近に、HKUST−1について計算により求めた粉末X線回折パターンでは見られない、ピークが見られた。この2θ=5.8°付近のピークは、図3Bに示したように、Cuの配位不飽和サイトにアセトンが配位しているHKUST−1について計算により求めた粉末X線回折パターンに見られるピークであることから、実施例1〜3で得られた金属有機構造体においては、HKUST−1のCuの配位不飽和サイトにアセトンが配位していることが確認された。 Further, as shown in FIG. 3A, in the powder X-ray diffraction patterns of the metal organic structures obtained in Examples 1 to 3, the powder obtained by calculation for HKUST-1 was around 2θ=5.8°. There were peaks not seen in the X-ray diffraction pattern. This peak near 2θ=5.8° is found in the powder X-ray diffraction pattern obtained by calculation for HKUST-1 in which acetone is coordinated to the coordination unsaturated site of Cu, as shown in FIG. 3B. It is confirmed that, in the metal organic structures obtained in Examples 1 to 3, acetone is coordinated to the coordination unsaturated site of Cu of HKUST-1.

また、図3Cに示したように、実施例1〜2で得られた金属有機構造体は、耐湿試験後の粉末X線回折パターンにおいても、HKUST−1について計算により求めた粉末X線回折パターンにおけるピーク位置にピークが見られたことから、耐湿試験後もHKUST−1構造が維持されており、耐水性(耐湿性)に優れたものであることがわかった。また、実施例3で得られた金属有機構造体は、耐湿試験後の粉末X線回折パターンにおいて、耐湿試験前に比べてピーク強度は低下しているものの、HKUST−1について計算により求めた粉末X線回折パターンにおけるピーク位置にピークが見られたことから、耐湿試験後もHKUST−1構造が残っており、耐水性(耐湿性)を有するものであることがわかった。 In addition, as shown in FIG. 3C, the metal organic structures obtained in Examples 1 and 2 also showed a powder X-ray diffraction pattern obtained by calculation for HKUST-1 in the powder X-ray diffraction pattern after the moisture resistance test. Since the peak was observed at the peak position in, it was found that the HKUST-1 structure was maintained even after the moisture resistance test and that the water resistance (moisture resistance) was excellent. Further, in the powder X-ray diffraction pattern after the humidity resistance test, the metal organic structure obtained in Example 3 has a lower peak intensity than that before the humidity resistance test, but the powder obtained by calculation for HKUST-1 Since a peak was observed at the peak position in the X-ray diffraction pattern, it was found that the HKUST-1 structure remained even after the humidity resistance test and that it had water resistance (moisture resistance).

一方、図3Cに示したように、比較例1で得られた金属有機構造体(HKUST−1)は、耐湿試験後の粉末X線回折パターンにおいて、HKUST−1について計算により求めた粉末X線回折パターンにおけるピーク位置にピークが見られず、空気中の水分によってHKUST−1構造が破壊されたことがわかった。また、比較例2で得られた金属有機構造体は、耐湿試験後の粉末X線回折パターンにおいて、耐湿試験前に比べてピーク強度が大きく低下しており、空気中の水分によってHKUST−1構造の大部分が破壊されたことがわかった、
<SEM観察>
耐湿試験前後の粉末試料(金属有機構造体)を、走査型電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製「(SU3500」)を用いて観察した。具体的には、前記粉末試料をカーボンテープに固定し、Pt蒸着導電処理(30秒)を施した後、加速電圧:5kV(高真空モード)でSEM観察を行なった。その結果を図4A〜図4C及び図5A〜図5Bに示す。
On the other hand, as shown in FIG. 3C, the metal-organic structure (HKUST-1) obtained in Comparative Example 1 had powder X-rays calculated by HKUST-1 in the powder X-ray diffraction pattern after the moisture resistance test. No peak was found at the peak position in the diffraction pattern, indicating that the HKUST-1 structure was destroyed by the water content in the air. In addition, the metal organic structure obtained in Comparative Example 2 has a greatly reduced peak intensity in the powder X-ray diffraction pattern after the humidity resistance test as compared with that before the humidity resistance test, and the HKUST-1 structure due to the moisture in the air. Found that most of the
<SEM observation>
The powder sample (metal organic structure) before and after the moisture resistance test was observed using a scanning electron microscope (“(SU3500”, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). Specifically, the powder sample was fixed to a carbon tape. Then, after conducting a Pt vapor deposition conductive treatment (30 seconds), SEM observation was performed at an acceleration voltage of 5 kV (high vacuum mode), and the results are shown in FIGS. 4A to 4C and 5A to 5B.

図4Aに示したように、実施例1で得られた金属有機構造体においては、耐湿試験前後で、結晶外観形状に大きな変化は見られなかった。また、図4Bに示したように、実施例2で得られた金属有機構造体においては、耐湿試験前の結晶表面に空隙が見られたが、耐湿試験前後で、結晶外観形状に大きな変化は見られなかった。さらに、図4Cに示したように、実施例3で得られた金属有機構造体においては、耐湿試験前の結晶表面に空隙が見られ、空気中の水分によって空隙が若干増加したが、結晶形状の崩壊は見られなかった。 As shown in FIG. 4A, in the metal organic structure obtained in Example 1, no significant change was observed in the crystal appearance shape before and after the humidity resistance test. Further, as shown in FIG. 4B, in the metal organic structure obtained in Example 2, voids were observed on the crystal surface before the humidity resistance test, but there was a large change in the appearance of the crystal before and after the humidity resistance test. I couldn't see it. Further, as shown in FIG. 4C, in the metal-organic structure obtained in Example 3, voids were observed on the crystal surface before the moisture resistance test, and the voids were slightly increased by the water content in the air. No collapse was seen.

一方、図5Aに示したように、比較例1で得られた金属有機構造体においては、空気中の水分によって結晶形状が大きく崩壊し、耐湿試験前の形状を留めていなかった。また、図5Bに示したように、比較例2で得られた金属有機構造体においては、空気中の水分による結晶形状の崩壊は見られなかったが、耐湿試験前の結晶表面に空隙が見られ、空気中の水分によって空隙が著しく増加した。 On the other hand, as shown in FIG. 5A, in the metal organic structure obtained in Comparative Example 1, the crystal shape was largely collapsed by the moisture in the air, and the shape before the moisture resistance test was not retained. Further, as shown in FIG. 5B, in the metal organic structure obtained in Comparative Example 2, no collapse of the crystal shape due to moisture in the air was observed, but voids were observed on the crystal surface before the moisture resistance test. The water content in the air significantly increased the number of voids.

以上、PXRD測定及びSEM観察の結果において、実施例3と比較例1とを対比すると、HKUST−1にアセトンを配位させることによって、金属有機構造体の耐水性(耐湿性)が向上し、空気中の水分によるHKUST−1構造の破壊が抑制できることがわかった。また、比較例2と比較例1とを対比すると、HKUST−1の外表面にシリコーン被覆層を形成しても、空気中の水分によるHKUST−1構造の破壊はほとんど抑制されなかったが、実施例1〜2と比較例2とを対比すると、HKUST−1の外表面にシリコーン被覆層を形成するとともに、配位不飽和サイトにアセトンを配位させることによって、空気中の水分によるHKUST−1構造の破壊を十分に抑制できることがわかった。 As described above, in the results of PXRD measurement and SEM observation, comparing Example 3 and Comparative Example 1, by coordinating acetone to HKUST-1, the water resistance (moisture resistance) of the metal organic structure is improved, It was found that the destruction of the HKUST-1 structure due to water in the air can be suppressed. Further, comparing Comparative Example 2 with Comparative Example 1, even if a silicone coating layer was formed on the outer surface of HKUST-1, destruction of the HKUST-1 structure due to moisture in the air was hardly suppressed. Comparing Examples 1 and 2 with Comparative Example 2, by forming a silicone coating layer on the outer surface of HKUST-1 and coordinating acetone to the coordinatively unsaturated sites, HKUST-1 due to moisture in the air was used. It was found that the destruction of the structure can be sufficiently suppressed.

<熱重量測定(TG)>
実施例及び比較例で得られた粉末試料(金属有機構造体)の熱重量変化を、熱重量測定装置((株)リガク製「ThermoPlusTG8120」)を用いて測定した。具体的には、白金パンに前記粉末試料5mgを秤量し、窒素ガス流通下、昇温速度:10℃/分で、室温から800℃まで昇温加熱した時の重量変化を測定した。その結果を図6に示す。
<Thermogravimetric measurement (TG)>
The thermogravimetric changes of the powder samples (metal organic structures) obtained in the Examples and Comparative Examples were measured using a thermogravimetric measuring device (“ThermoPlusTG8120” manufactured by Rigaku Corporation). Specifically, 5 mg of the powder sample was weighed in a platinum pan, and the weight change was measured when the temperature was raised from room temperature to 800° C. at a heating rate of 10° C./min under nitrogen gas flow. The result is shown in FIG.

<加熱脱離−ガスクロマトグラフ/質量分析(TD−GC/MS)>
熱分解炉(フロンティアラボ(株)製「PY−2020D)及びガスクロマトグラフ−質量分析装置(GC/MS分析装置、アジレント・テクノロジー(株)製「Agilent 6890 GC/5973 MSD」)を用いて、実施例及び比較例で得られた粉末試料(金属有機構造体)のGC/MS分析を行なった。具体的には、前記粉末試料0.5mgを熱分解炉に入れ、ヘリウムガス流通下、昇温速度:10℃/分で、40℃から500℃まで昇温加熱し、このとき発生したガスを、GC/MS分析装置を用いて検出した。その結果を図7A〜図7Cに示す。
<Thermal desorption-gas chromatograph/mass spectrometry (TD-GC/MS)>
Conducted using a thermal decomposition furnace ("PY-2020D" manufactured by Frontier Laboratories Ltd.) and a gas chromatograph-mass spectrometer (GC/MS analyzer, "Agilent 6890 GC/5973 MSD" manufactured by Agilent Technologies). The powder samples (metal organic structure) obtained in Examples and Comparative Examples were analyzed by GC/MS. Specifically, 0.5 mg of the powder sample was placed in a pyrolysis furnace, and heated from 40° C. to 500° C. at a heating rate of 10° C./min under helium gas flow, and the gas generated at this time was heated. , GC/MS analyzer was used for detection. The results are shown in FIGS. 7A to 7C.

図6に示したように、比較例1で得られた金属有機構造体においては、室温と150℃との間で緩やかな重量減少が見られ、150℃と300℃との間では重量減少はほとんど見られず、300℃と370℃との間で大きな重量減少が見られた。図7Aに示したGC/MS分析結果と対比すると、室温と100℃との間の重量減少は水(m/z=18)に起因するものであり、100℃と150℃との間の重量減少はメタノール(m/z=31)に起因するものであることがわかった。なお、メタノールは、購入したHKUST−1に含まれていたものと推察される。また、図7Aに示したGC/MS分析結果において、300℃以上で二酸化炭素(m/z=44)及びベンゼン(m/z=78)等が検出されたことから、図6における300℃と370℃との間の重量減少はHKUST−1を構成する配位子のBTC(ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシラート)が熱分解したことに起因するものであることがわかった。 As shown in FIG. 6, in the metal organic structure obtained in Comparative Example 1, a gradual weight loss was observed between room temperature and 150° C., and a weight loss was observed between 150° C. and 300° C. Little was seen, with a large weight loss between 300 and 370°C. In comparison with the GC/MS analysis results shown in FIG. 7A, the weight loss between room temperature and 100° C. is due to water (m/z=18) and the weight between 100° C. and 150° C. The decrease was found to be due to methanol (m/z=31). It is assumed that methanol was contained in the purchased HKUST-1. Further, in the GC/MS analysis result shown in FIG. 7A, carbon dioxide (m/z=44), benzene (m/z=78) and the like were detected at 300° C. or higher. It was found that the weight loss between 370° C. was caused by the thermal decomposition of BTC (benzene-1,3,5-tricarboxylate) which is a ligand constituting HKUST-1.

一方、図6に示したように、実施例3で得られた金属有機構造体においては、室温と300℃との間で緩やかな重量減少が見られ、300℃と370℃との間で大きな重量減少が見られた。図7Bに示したGC/MS分析結果と対比すると、室温と100℃との間の重量減少及び300℃と370℃との間の重量減少は比較例1と同様にそれぞれ水(m/z=18)及びBTCの熱分解に起因するものであることがわかった。一方、図7Bに示したように、実施例3で得られた金属有機構造体では、メタノールは検出されなかった。これは、実施例3においては、アセトンが吸着したHKUST−1を150℃で加熱しており、このときHKUST−1に含まれていたメタノールが揮発したものと推察される。他方、実施例3で得られた金属有機構造体では、図7Bに示したGC/MS分析結果において、100℃と300℃との間でアセトン(m/z=58)、酢酸(m/z=60)及び二酸化炭素(m/z=44)が検出された。ここで、酢酸及び二酸化炭素は、アセトンが吸着したHKUST−1を150℃で加熱した際に分解して生成したものと考えられる。したがって、図6における100℃と300℃との間の重量減少(8.7質量%)がアセトンに起因するものと考えると、HKUST−1中のCu原子に対するアセトンのモル比はアセトン/Cu=0.36と算出された。この結果から、実施例3で得られた金属有機構造体においては、Cu2+の配位不飽和サイトの36%にアセトン及びアセトンに由来する化合物(酢酸、二酸化炭素)が配位していることがわかった。 On the other hand, as shown in FIG. 6, in the metal organic structure obtained in Example 3, a gradual weight loss was observed between room temperature and 300° C., and a large weight reduction was observed between 300° C. and 370° C. A weight loss was seen. By comparison with the GC/MS analysis results shown in FIG. 7B, the weight loss between room temperature and 100° C. and the weight loss between 300° C. and 370° C. were the same as in Comparative Example 1, respectively (m/z= 18) and the thermal decomposition of BTC. On the other hand, as shown in FIG. 7B, in the metal organic structure obtained in Example 3, methanol was not detected. This is presumably because in Example 3, HKUST-1 adsorbed with acetone was heated at 150° C., and at this time, methanol contained in HKUST-1 was volatilized. On the other hand, in the metal organic structure obtained in Example 3, in the GC/MS analysis result shown in FIG. 7B, acetone (m/z=58) and acetic acid (m/z) were measured between 100° C. and 300° C. =60) and carbon dioxide (m/z=44) were detected. Here, it is considered that acetic acid and carbon dioxide were generated by decomposing HKUST-1 adsorbed with acetone at 150°C. Therefore, considering that the weight loss (100% by mass) between 100° C. and 300° C. in FIG. 6 is attributed to acetone, the molar ratio of acetone to Cu atom in HKUST-1 is acetone/Cu= It was calculated to be 0.36. From this result, in the metal organic structure obtained in Example 3, 36% of the coordination unsaturated sites of Cu 2+ are coordinated with acetone and a compound derived from acetone (acetic acid, carbon dioxide). I understood.

他方、図6に示したように、比較例3で得られた金属有機構造体においては、室温と100℃との間で大きな重量減少が見られ、100℃と300℃との間で僅かな重量減少が見られ、300℃と370℃との間で大きな重量減少が見られた。図7Cに示したGC/MS分析結果と対比すると、室温と100℃との間の重量減少及び300℃と370℃との間の重量減少は比較例1と同様にそれぞれ水(m/z=18)及びBTCの熱分解に起因するものであることがわかった。一方、図7Cに示したように、比較例3で得られた金属有機構造体では、メタノールは検出されなかった。これは、比較例3においては、アセトンが吸着したHKUST−1を減圧下で加熱した後、150℃で加熱しており、このときHKUST−1に含まれていたメタノールが揮発したものと推察される。他方、比較例3で得られた金属有機構造体では、図7Cに示したGC/MS分析結果において、100℃と300℃との間でアセトン(m/z=58)、酢酸(m/z=60)及び二酸化炭素(m/z=44)が検出された。なお、酢酸及び二酸化炭素は、アセトンが吸着したHKUST−1を減圧加熱及び150℃で加熱した際に分解して生成したものと考えられる。したがって、図6における100℃と300℃との間の重量減少(1.9質量%)がアセトンに起因するものと考えると、HKUST−1中のCu原子に対するアセトンのモル比はアセトン/Cu=0.08と算出された。この結果から、比較例3で得られた金属有機構造体においては、Cu2+の配位不飽和サイトの8%にアセトン及びアセトンに由来する化合物(酢酸、二酸化炭素)が配位していることがわかった。 On the other hand, as shown in FIG. 6, in the metal-organic structure obtained in Comparative Example 3, a large weight reduction was observed between room temperature and 100° C., and a slight weight reduction was observed between 100° C. and 300° C. A weight loss was seen, with a large weight loss between 300 and 370°C. When compared with the GC/MS analysis results shown in FIG. 7C, the weight loss between room temperature and 100° C. and the weight loss between 300° C. and 370° C. were the same as in Comparative Example 1, respectively (m/z= 18) and the thermal decomposition of BTC. On the other hand, as shown in FIG. 7C, methanol was not detected in the metal organic structure obtained in Comparative Example 3. This is because, in Comparative Example 3, HKUST-1 having adsorbed acetone was heated under reduced pressure and then heated at 150° C., and it is speculated that the methanol contained in HKUST-1 was volatilized at this time. It On the other hand, in the metal organic structure obtained in Comparative Example 3, in the GC/MS analysis result shown in FIG. 7C, acetone (m/z=58) and acetic acid (m/z) were measured between 100° C. and 300° C. =60) and carbon dioxide (m/z=44) were detected. It is considered that acetic acid and carbon dioxide were generated by decomposing HKUST-1 adsorbed with acetone when heating under reduced pressure and heating at 150°C. Therefore, considering that the weight loss (100% by mass) between 100° C. and 300° C. in FIG. 6 is attributed to acetone, the molar ratio of acetone to Cu atom in HKUST-1 is acetone/Cu= It was calculated as 0.08. From these results, in the metal organic structure obtained in Comparative Example 3, 8% of the coordination unsaturated sites of Cu 2+ are coordinated with acetone and a compound derived from acetone (acetic acid, carbon dioxide). I understood.

以上の結果から、アセトンが吸着しているHKUST−1を大気圧下、100〜300℃の温度雰囲気下で加熱することによって、HKUST−1のCu2+の配位不飽和サイトの30%以上にアセトン及びアセトンに由来する化合物が配位することが確認された。 From the above results, by heating HKUST-1 with adsorbed acetone under atmospheric pressure in a temperature atmosphere of 100 to 300° C., 30% or more of the coordination unsaturated sites of Cu 2+ in HKUST-1 can be obtained. It was confirmed that acetone and a compound derived from acetone coordinate.

一方、アセトンが吸着しているHKUST−1を減圧下で加熱した後、大気圧下、100〜300℃の温度雰囲気下で加熱した場合には、アセトン及びアセトンに由来する化合物の配位量が減少することがわかった。これは、減圧加熱によりアセトンが脱離し、大気圧下、100〜300℃の温度雰囲気下で加熱する際のアセトンの吸着量が減少(Cu2+の配位不飽和サイトの30%未満)したためと推察される。 On the other hand, when HKUST-1 with adsorbed acetone is heated under reduced pressure and then heated under atmospheric pressure in a temperature atmosphere of 100 to 300° C., the coordination amount of acetone and the compound derived from acetone is It turned out to decrease. This is because acetone was desorbed by heating under reduced pressure, and the amount of adsorbed acetone when heated in an atmosphere at a temperature of 100 to 300° C. under atmospheric pressure was reduced (less than 30% of coordination unsaturated sites of Cu 2+ ). Inferred.

<メタン吸蔵量測定>
耐湿試験前後の粉末試料(金属有機構造体)のメタン吸蔵量を、メタン吸蔵量自動測定装置((株)豊田中央研究所製)を用いて測定した。具体的には、前記粉末試料約0.2gをメタン吸蔵量自動測定装置の測定用セルに充填した後、前処理として、常温にて、測定用セル内を、大気圧から3kPaまで5分間かけて減圧し、次に3kPaから1kPaまで7分間かけて減圧し、さらに1kPaから0.6kPaまで20分間かけて減圧した。次に、測定用セル内が95kPaになるまで窒素ガスを3分間かけて充填した。その後、窒素ガスを充填した状態(95kPa)を保持したまま、測定用セルを常温から150℃まで30分間かけて昇温した。次いで、150℃で加熱しながら測定用セル内を95kPaから0kPaまで60分間かけて減圧し、0kPaで3時間保持した。その後、加熱を終了し、測定用セル内の温度が30℃以下になった時点で測定用セルのバルブを閉じて、前処理を終了した。このように前処理を施した前記粉末試料のメタン吸蔵量を、室温、メタン供給圧力:0〜1MPaの条件で測定した。表1には、金属有機構造体に対するメタン吸蔵量の割合(単位:質量%)を示す。また、得られた結果に基づいて、耐湿試験前の金属有機構造体のメタン吸蔵量を基準に耐湿試験後の金属有機構造体のメタン吸蔵量を規格化した結果を図8に示す。
<Methane storage amount measurement>
The methane storage amount of the powder sample (metal organic structure) before and after the moisture resistance test was measured using an automatic methane storage amount measuring device (manufactured by Toyota Central Research Institute Co., Ltd.). Specifically, after filling about 0.2 g of the powder sample into a measuring cell of an automatic methane storage amount measuring device, as a pretreatment, at room temperature, the inside of the measuring cell is heated from atmospheric pressure to 3 kPa for 5 minutes. Then, the pressure was reduced from 3 kPa to 1 kPa over 7 minutes, and further from 1 kPa to 0.6 kPa over 20 minutes. Next, nitrogen gas was filled for 3 minutes until the inside of the measurement cell reached 95 kPa. Then, the temperature of the measurement cell was raised from room temperature to 150° C. over 30 minutes while maintaining the state (95 kPa) filled with nitrogen gas. Then, the inside of the measuring cell was depressurized from 95 kPa to 0 kPa over 60 minutes while heating at 150° C., and the cell was kept at 0 kPa for 3 hours. After that, the heating was terminated, and when the temperature in the measurement cell became 30° C. or lower, the valve of the measurement cell was closed to complete the pretreatment. The methane storage amount of the powder sample thus pretreated was measured under the conditions of room temperature and methane supply pressure: 0 to 1 MPa. Table 1 shows the ratio of methane storage amount to the metal organic structure (unit: mass %). In addition, based on the obtained results, the results obtained by normalizing the methane storage amount of the metal organic structure after the humidity resistance test based on the methane storage amount of the metal organic structure before the humidity resistance test are shown in FIG.

図8に示したように、比較例1で得られた金属有機構造体においては、13日間の耐湿試験後には、ガス吸蔵性能(メタン吸蔵性能)がほとんど消滅していることがわかった。また、比較例2で得られた金属有機構造体においては、13日間の耐湿試験後には、メタン吸蔵量が耐湿試験前の30%まで低下しており、シリコーン被覆のみでは、水分によるガス吸蔵性能(特に、メタン吸蔵性能)の低下を抑制することは困難であった。 As shown in FIG. 8, in the metal organic structure obtained in Comparative Example 1, it was found that the gas storage performance (methane storage performance) almost disappeared after the humidity resistance test for 13 days. In addition, in the metal organic structure obtained in Comparative Example 2, after 13 days of humidity resistance test, the methane storage amount decreased to 30% before the humidity resistance test, and only the silicone coating, the gas storage performance by moisture. It was difficult to suppress a decrease in (especially methane storage performance).

一方、実施例1〜3で得られた本発明の金属有機構造体においては、12〜14日間の耐湿試験後でも、耐湿試験前の55%〜80%のメタン吸蔵量を保持しており、水分によるガス吸蔵性能(特に、メタン吸蔵性能)の低下が抑制されたことがわかった。 On the other hand, in the metal organic structures of the present invention obtained in Examples 1 to 3, even after the humidity resistance test for 12 to 14 days, the methane storage amount of 55% to 80% before the humidity resistance test is retained, It was found that the decrease in gas storage performance (particularly, methane storage performance) due to moisture was suppressed.

以上の結果から、パドルホイール型二核錯体にアセトンを配位させたり、更にシリコーン被覆を併用することによって、パドルホイール型二核錯体の耐水性(耐湿性)を向上させることができ、水分によるガス吸蔵性能(特に、メタン吸蔵性能)の低下が十分に抑制されたガス吸蔵材が得られることがわかった。 From the above results, it is possible to improve the water resistance (moisture resistance) of the paddle wheel binuclear complex by coordinating the paddle wheel binuclear complex with acetone or by additionally using a silicone coating. It has been found that a gas storage material can be obtained in which a decrease in gas storage performance (particularly, methane storage performance) is sufficiently suppressed.

以上説明したように、本発明によれば、パドルホイール型二核錯体を基本骨格として有する金属有機構造体の耐水性(耐湿性)を向上させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the water resistance (moisture resistance) of a metal organic structure having a paddle wheel binuclear complex as a basic skeleton.

したがって、本発明の金属有機構造体は、耐水性(耐湿性)に優れており、水分を含む雰囲気に長時間(例えば、10日間以上)曝された場合でも優れたガス吸蔵性能(特に、メタン吸蔵性能)を示すことから、ガス吸蔵材、特に、水分を含む雰囲気下におけるガス吸蔵材として有用である。 Therefore, the metal organic structure of the present invention has excellent water resistance (moisture resistance), and has excellent gas storage performance (especially methane) even when exposed to an atmosphere containing water for a long time (for example, 10 days or more). Therefore, it is useful as a gas storage material, particularly as a gas storage material in an atmosphere containing water.

1:配位不飽和サイト
2:第二の有機配位子
1: Coordination unsaturated site 2: Second organic ligand

Claims (8)

2価の金属イオンと該2価の金属イオンに配位している1分子中に3個のカルボキシル基を有する第一の有機配位子とからなり、三次元的に連結しているパドルホイール型二核錯体、及びアセトンである第二の有機配位子を含有し、
前記パドルホイール型二核錯体中の前記2価の金属イオンの配位不飽和サイトの30%〜100%に前記第二の有機配位子が配位していることを特徴とする金属有機構造体。
A three-dimensionally connected paddle wheel composed of a divalent metal ion and a first organic ligand having three carboxyl groups in one molecule coordinated with the divalent metal ion. Type binuclear complex, and a second organic ligand that is acetone,
The metal organic structure, wherein the second organic ligand is coordinated with 30% to 100% of the coordination unsaturated sites of the divalent metal ion in the paddle wheel binuclear complex. body.
前記2価の金属イオンが、Cu2+、Zn2+、Ru2+、Rh2+、Mo2+、Cr2+、Ni2+、Mg2+、Fe2+、Pb2+、Sn2+及びCa2+からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の金属有機構造体。 The divalent metal ion is selected from the group consisting of Cu 2+ , Zn 2+ , Ru 2+ , Rh 2+ , Mo 2+ , Cr 2+ , Ni 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Sn 2+ and Ca 2+. It is at least 1 sort(s), The metal organic structure of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記第一の有機配位子が、ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシラート、4,4’,4”−ベンゼン−1,3,5−トリイル−トリベンゾエート、及び4,4’,4”−[ベンゼン−1,3,5−トリイル−トリス(ベンゼン−4,1−ジイル)]トリベンゾエートからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は2に記載の金属有機構造体。 The first organic ligand is benzene-1,3,5-tricarboxylate, 4,4′,4″-benzene-1,3,5-triyl-tribenzoate, and 4,4′,4. It is at least 1 sort(s) selected from the group which consists of "-[benzene-1,3,5-triyl-tris(benzene-4,1-diyl)] tribenzoate, The claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Metal organic structure. 外表面の少なくとも一部にシリコーン被覆層を備えていることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の金属有機構造体。 The metal organic structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a silicone coating layer is provided on at least a part of the outer surface. 請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の金属有機構造体からなることを特徴とするガス吸蔵材。 A gas storage material comprising the metal organic structure according to any one of claims 1 to 4. 2価の金属イオンと該2価の金属イオンに配位している第一の有機配位子とからなり、三次元的に連結しているパドルホイール型二核錯体に、アセトンである第二の有機配位子を吸着させる吸着工程と、
前記第二の有機配位子が吸着しているパドルホイール型二核錯体を、大気圧下又は加圧下、100〜300℃の温度雰囲気下で加熱して、前記パドルホイール型二核錯体中の前記2価の金属イオンの配位不飽和サイトの30%〜100%に前記第二の有機配位子を配位させる加熱工程と、
を含むことを特徴とする金属有機構造体の製造方法。
Bivalent coordinated to the metal ion and the divalent metal ion consists of a first organic ligand has a three dimensionally connected to have a paddle wheel type binuclear complex, second acetone An adsorption step of adsorbing the organic ligand of
The paddle-wheel binuclear complex in which the second organic ligand is adsorbed is heated under atmospheric pressure or under pressure in a temperature atmosphere of 100 to 300° C. A heating step of coordinating the second organic ligand with 30% to 100% of the coordination unsaturated sites of the divalent metal ion;
A method for producing a metal organic structure, comprising:
前記加熱工程において、前記2価の金属イオンの配位不飽和サイトの30%〜100%に前記第二の有機配位子が吸着しているパドルホイール型二核錯体を加熱することを特徴とすることを特徴とする請求項6に記載の金属有機構造体の製造方法。 In the heating step, the paddle wheel type binuclear complex in which the second organic ligand is adsorbed on 30% to 100% of the coordination unsaturated sites of the divalent metal ion is heated. The method for producing a metal-organic structure according to claim 6, wherein 前記吸着工程において、前記パドルホイール型二核錯体に前記第二の有機配位子及びシリコーンを吸着させ、
前記加熱工程において、前記第二の有機配位子及び前記シリコーンが吸着しているパドルホイール型二核錯体を、大気圧下又は加圧下、100〜300℃の温度雰囲気下で加熱して、前記パドルホイール型二核錯体中の前記2価の金属イオンの配位不飽和サイトの30%〜100%に前記第二の有機配位子を配位させ、かつ、金属有機構造体の外表面の少なくとも一部にシリコーン被覆層を形成する、
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の金属有機構造体の製造方法。
In the adsorption step, the paddlewheel binuclear complex is adsorbed with the second organic ligand and silicone,
In the heating step, the paddlewheel binuclear complex in which the second organic ligand and the silicone are adsorbed is heated under atmospheric pressure or under pressure at a temperature atmosphere of 100 to 300° C., and The second organic ligand is coordinated to 30% to 100% of the coordination unsaturated sites of the divalent metal ion in the paddle wheel type binuclear complex, and the outer surface of the metal organic structure is Forming a silicone coating layer on at least a part,
The method for producing a metal organic structure according to claim 6 or 7, characterized in that.
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