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共有結合性有機構造体、共有結合性有機構造体を用いた吸着材、及び共有結合性有機構造体の製造方法 NEW

国内特許コード P200016810
整理番号 5708
掲載日 2020年5月8日
出願番号 特願2017-096725
公開番号 特開2018-192397
出願日 平成29年5月15日(2017.5.15)
公開日 平成30年12月6日(2018.12.6)
発明者
  • 中村 健二
  • 金子 卓
  • 北川 進
  • 堀毛 悟史
出願人
  • 株式会社デンソー
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 共有結合性有機構造体、共有結合性有機構造体を用いた吸着材、及び共有結合性有機構造体の製造方法 NEW
発明の概要 【課題】耐久性を向上させ、ガスの吸着量を増加させた、共有結合性有機構造体の提供。
【解決手段】窒素原子を含んだ窒素含有クラスタと多座コア部が共有結合によって連続的に結合された共有結合性有機構造体であって、窒素含有クラスタに含まれる窒素原子と多座コア部に含まれる炭素原子が共有結合して結晶性の粒子として構成され、粒子中に複数種類の窒素含有クラスタが存在しており、窒素含有クラスタが、1つのベンゼン環又は複数のベンゼン環が縮合したアセン類のいずれかを分子中に含んでいる共通結性有機構造体。吸着質が水又は揮発性有機化合物である、前記構造体を備える、吸着材。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

ガスを吸着する吸着材として、結晶構造により細孔(1~2nm以下)が形成されたアルミノケイ酸塩や、設計的に細孔(~2nm)が形成されたシリカ系材料といった多孔質材料が知られている。アルミノケイ酸塩としてはアルミナ/シリカ比が低いゼオライトがあるが、これは吸着エネルギーが大きく、吸脱着時の温度差が小さいと吸脱着量差が小さくなる。シリカ系材料としてはメソポーラスシリカがあるが、これは合成が難しく、吸脱着の繰り返しによる安定性も低い。他の多孔質材料としては、活性炭があるが、比表面積が大きいものの、細孔容積が小さいため吸着量が小さい。さらに、多孔質材料以外の吸着材としては高分子吸着材があるが、これは吸着量が多いものの、吸着による膨張と脱着による収縮を伴うため、吸脱着速度が遅い。

近年、有機化合物を構成要素とした共有結合性有機構造体(COF:Covalent Organic Frameworks)を吸着材として用いることが報告されている(特許文献1、非特許文献1参照)。COFはナノサイズの細孔を有する多孔質材料であり、細孔の大きさや形状を分子構造で設計することができるという優れた特徴を有している。

産業上の利用分野

本発明は、連結クラスタ多座コア部が共有結合された共有結合性有機構造体、共有結合性有機構造体を用いた吸着材、及び共有結合性有機構造体の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
連結クラスタと多座コア部が共有結合によって連続的に連結された共有結合性有機構造体であって、
前記連結クラスタは窒素原子を含有しており、前記連結クラスタの窒素原子と前記多座コア部の炭素原子が共有結合して結晶性の粒子として構成され、
前記粒子中に複数種類の前記連結クラスタが存在している共有結合性有機構造体。

【請求項2】
前記連結クラスタは、1つの芳香族炭化水素または複数の環を持つ多環芳香族炭化水素、もしくは1つまたは複数の環を持つ複素環式芳香族化合物を含んでいる請求項1に記載の共有結合性有機構造体。

【請求項3】
前記連結クラスタは、1つのベンゼン環、または複数のベンゼン環が縮合したアセン類のいずれかを分子中に含んでいる請求項1に記載の共有結合性有機構造体。

【請求項4】
請求項1ないし3のいずれか1つに記載の共有結合性有機構造体を備え、気相または液相の吸着質を吸着および脱着する吸着材。

【請求項5】
前記吸着質は水である請求項4に記載の吸着材。

【請求項6】
前記吸着質は揮発性有機化合物である請求項4に記載の吸着材。

【請求項7】
連結クラスタと多座コア部が共有結合によって連続的に連結された共有結合性有機構造体の製造方法であって、
前記連結クラスタは窒素原子を含有しており、前記連結クラスタの窒素原子と前記多座コア部の炭素原子が共有結合して結晶性の粒子として構成され、
所定種類の窒素含有クラスタを含んだ前記共有結合性有機構造体を生成する生成工程と、
前記共有結合性有機構造体に含まれる前記所定種類の窒素含有クラスタの一部を異なる種類の窒素含有クラスタに置換する置換工程と、
を備える共有結合性有機構造体の製造方法。

【請求項8】
前記置換工程では、前記異なる種類の窒素含有クラスタを前記共有結合性有機構造体に対して1~4当量の割合で混合する請求項7に記載の共有結合性有機構造体の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017096725thum.jpg
出願権利状態 公開
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