PCP MOF 書籍
 
No.2035
 
 
 

分子設計,細孔の分布・配列の制御,合成のために必要な機材や設備 , 実験や製造時の再現性 ,

普及に向けた技術課題や今後の市場展開や特許動向などを網羅,解説します。


PCP/MOF
および各種多孔質材料

作り方,使い方,評価解析

発刊予定日:2019年10月末日    体 裁:A4判 約500頁   定 価:80,000円(税抜)  ISBN 978-4-86104-769-5


 
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■ 執筆者(敬称略)

東京大学 植村卓史 東京大学 細野暢彦
冨士色素(株) 森良平 埼玉大学 半田友衣子
関西大学 田中俊輔 関西学院大学 吉川浩史
大阪府立大学 高橋雅英 信州大学 田中秀樹
崇城大学 草壁克己 関西学院大学 鎌倉吉伸
崇城大学 道田航 関西学院大学 田中大輔
崇城大学 永井杏奈 広島大学 荻崇
東京理科大学 原口知之 広島大学 平野知之
高知工科大学 大谷政孝 (株)豊田中央研究所 脇稔
京都大学 渡邊哲 東京工業大学 岡本昌樹
甲南大学 大橋卓史 広島大学 佐野庸治
甲南大学 嶋洋平 東京大学 津野地直
甲南大学 赤松謙祐 東京農工大学 前田和之
甲南大学 鶴岡孝章 成蹊大学 里川重夫
中央大学 芳賀正明 信州大学 古瀬あゆみ
福岡工業大学 松山清 信州大学 金子克美
久留米工業高等専門学校 奥山哲也 兵庫県立大学 松尾吉晃
名古屋大学 松田亮太郎 千葉大学 渡邊拓実
名古屋大学 日下心平 千葉大学 大場友則
東北大学 高坂亘 東京理科大学 柴田裕史
東北大学 宮坂等 東京理科大学 小倉卓
関西大学 田中俊輔 東京理科大学 酒井秀樹
東京農工大学 近藤篤 東京工業大学 吉田克己
熊本大学 大平慎一 九州工業大学 北山幹人
熊本大学 戸田敬 九州工業大学 太田能生
秋田大学 丹野剛紀 名古屋工業大学 白井孝
JSTさきがけ 小林浩和 住友電気工業(株) 石川真二
京都大学 北川宏 京都大学 馬渕守
北海道大学 平井健二 工学院大学 塩見誠規
九州大学 藤原才也 岐阜大学 武野明義
九州大学 君塚信夫 北海道大学 向井紳
九州大学 楊井伸浩 長崎大学 瓜田千春
大阪府立大学 堀内悠 長崎大学 能登原展穂
大阪府立大学 松岡雅也 長崎大学 瓜田幸幾
九州大学 貞清正彰 (株)島津製作所 道下晃
関西学院大学 吉川浩史 (一財)ファインセラミックスセンター 佐々木優吉
関西学院大学 清水剛志 大阪大学 上田貴洋
大阪府立大学 牧浦理恵 (株)アドバンスドナレッジ研究所 大串哲朗
北海道大学 佐田和己 三菱電機(株) 千葉博
北海道大学 小門憲太 大阪大学 中嶋英雄
北海道大学 阿南静佳 (国研)産業技術総合研究所 伊藤賢志
大原パラジウム化学(株) 齋藤公一 (国研)産業技術総合研究所 大島永康
大原パラジウム化学(株) 脇浩一 信州大学 二村竜佑
大原パラジウム化学(株) 上林祥晃 信州大学 飯山拓
大原パラジウム化学(株) 高松幸子 (元)明治大学 古谷英二
日本工業大学 池添泰弘 京都大学 樋口雅一
日本製鉄(株) 上代洋 テクノリサーチインパテック パテントテック社 有賀康裕
       
■ 本書のポイント

■ PCP/MOFの各種合成法

  溶液静置法,溶液攪拌法,水熱合成,
  マイクロウェーブ,超音波合成,
  電解合成,マイクロ強混合場の利用
  固相合成,超臨界流体の利用,他


■ 多孔質材料の分析,解析ノウハウ

  結晶成長観察,細孔分布測定,
  ガス吸着法,水銀圧入法,
  吸着速度の測定,空隙構造の可視化
  熱伝導率測定,電気化学的測定,他


■ 実務上の課題や問題点

  再現性,製造スケールアップ,
  実験や利用上の安全性,
  海外研究,特許出願動向,他


■ 用途展開,今後の可能性

  CO2分離,ガス吸着,消臭,
  水素吸蔵,次世代蓄電池,
  エレクトロニクス,センサ,
  化学反応場, 触媒,医療,他!

■ 目  次



第1章 PCP/MOFの機構,合成,細孔制御

第2章 PCP/MOFの応用利用,その可能性

第3章 MOFの分析評価,画像解析,キャラクタリゼーション

第4章 多孔質材料の新しい合成法,細孔制御,その応用

第5章 多孔質材料の細孔分布測定や細孔表面の解析技術

第6章 PCP/MOFの価格やコストについて

第7章 PCP/MOFを活用した国内外ビジネス動向 〜基礎研究から応用研究、そして実用化へ〜

第8章 多孔性材料研究の特許動向


◇第1章 PCP/MOFの機構,合成,細孔制御◇

第1節 MOFの一般的性質と設計・合成法

 1.MOFの一般的性質
  1.1 開発の経緯
  1.2 熱的・化学的安定性
  1.3 多孔性機能
   1.3.1 吸着
   1.3.2 分離
   1.3.3 反応場
   1.3.4 輸送
 2.MOFの設計
  2.1 空間サイズや形状の精密制御
  2.2 活性サイト・相互作用サイトの導入
  2.3 動的柔軟骨格の構築
  2.4.MOFのモルフォロジー制御
 3. MOFの合成
  3.1 溶液静置法
  3.2 溶液攪拌法
  3.3 水熱合成
  3.4 マイクロウェーブ・超音波合成
  3.5 電解合成
  3.6 基盤上での交互積層法
  3.7 固相合成
 4.MOFの同定・評価
  4.1 X線回折測定
  4.2 熱重量分析
  4.3 ガス吸着測定


第2節 MOFのベースとなる配位子について


第3節 固相法によるMOF合成

 1.メカノケミカル法の三分類
 2. MOFのメカノケミカル合成事例
 3.メカノケミカル反応の促進


第4節 噴霧法および気相法によるMOF合成

 1.噴霧乾燥法
 2.気相法


第5節 MOFのエピタキシャル成長技術によるMOF配向薄膜の合成とその応用

 1.MOFによる機能創出
 2.MOFデバイス開発に向けた配向薄膜
 3.金属水酸化物を足場としたMOFのエピタキシャル成長手法:着想とコンセプト
 4.金属水酸化物を足場としたMOFのエピタキシャル成長手法
    〜実用スケールで面外・面内方向に配向したMOF薄膜に向けて〜
 5.MOF配向薄膜の特徴と応用展開


第6節 クロデキストリン系金属有機構造体のナノ空間を利用した材料開発

 1.CD-MOFの構造
 2.CD-MOFの特徴
 3.CD-MOFの研究動向
  3.1 CD-MOFの合成
  3.2 吸着・分離への応用
  3.3 ドラッグキャリアへの応用
  3.4 CD-MOFの耐水性向上
 4.CD-MOFへの機能性分子の導入とその複合材料としての機能
  4.1 巨大分子ポルフィリンとフラーレンの導入
  4.2 CD-MOFへの蛍光性分子の導入と蛍光特性
  4.3 CD-MOF内の反応
   4.3.1 金属ナノクラスターの合成
   4.3.2 CD-MOFのナノ孔を利用したオリゴマーの精密合成


第7節 Layer-by-Layer法によるMOFナノ薄膜の構築および特異な構造とガス吸着特性

 1.MOFおよびMOF薄膜について
 2.三次元ホフマン型MOFのナノ薄膜化による構造変化およびガス分子吸着特性の変化
  2.1 三次元ホフマン型MOFの逐次構築および構造解析
  2.2 MOFナノ薄膜の構造変化およびガス分子吸着特性
 3.二次元層状ホフマン型MOFのナノ薄膜化によるガス分子吸着特性の発現
  3.1 結晶配向MOFナノ薄膜の構築と構造解析
  3.2 MOFナノ薄膜のガス分子吸着特性および構造変化


第8節 MOFナノ結晶のソルボサーマル合成と結晶構造転移

 
1.ナノからマイクロスケールのMOF結晶
 2.高温・高圧反応場によるMOF結晶合成
 3.MOFナノ結晶の結晶形態変化
 4.MOFを鋳型とする多孔質金属酸化物への変換


第9節 マイクロ強混合場を活用したMOF微粒子の合成

  1.マイクロリアクタの構造と混合特性評価

  1.1 構造
  1.2 混合性能の評価方法
  1.3 混合性能
 2.マイクロリアクタを用いたZIF-8粒子の合成
  2.1 ZIF-8粒子の合成方法
  2.2 ZIF-8粒子の合成
  2.3 ZIF-8粒子の吸着特性評価
 3.マイクロリアクタを用いたコアシェル型MOF複合微粒子の合成
  3.1 ZIF-67@ZIF-8コアシェル粒子の合成方法
  3.2 ZIF-67@ZIF-8コアシェル粒子の合成


第10節 MOF複合材料の作製を目的とした異種材料上でのMOF形成

 1.異種材料界面でのMOF作製技術
 2.高分子基板上でのMOF膜形成
 3.高分子基板上でのMOFの結晶配向制御
 4.金属ナノ粒子表面上でのMOF形成


第11節 表面でのレドックス錯体ネットワークおよびMOFからなるヘテロ接合体の作成とその機能

 1.表面錯体ネットワーク構造の作製法
 2.表面錯体ネットワーク構造およびSURMOF構造のデバイス応用
  2.1 表面錯体ネットワーク構造のレドックス過程
   2.1.1 エネルギーデバイスへの応用    
   2.1.2 プロトンメモリスタ


第12節 超臨界流体技術を用いたPCP/MOFの高機能化とその可能性

 1.超臨界流体とは
 2.超臨界流体を用いた乾燥法によるPCP/MOFの高活性化
 3.亜臨界・超臨界CO2を用いたPCP/MOFの合成
  3.1 超臨界CO2の反応晶析場としての利用
  3.2 switchable solventとしてのガス(CO2)膨張液体の利用
  3.3 CO2とイオン液体の複合溶媒の利用
 4.超臨界流体を用いた含浸法によるPCP/MOFへの貴金属ナノ粒子の固定化


◇第2章 PCP/MOFの応用利用,その可能性◇

第1節 MOFのガス吸着・脱着材料としての応用

 1. MOFによるガス吸蔵
  1.1 水素・メタン貯蔵
  1.2 アセチレン貯蔵
 2. MOFを吸着剤としたガス分離とその設計
  2.1 オレフィン-パラフィン分離
  2.2 二酸化炭素-アセチレン分離
  2.3 酸素-アルゴン分離
  2.4 一酸化炭素-窒素分離


第2節 酸化還元活性MOFとガス吸着による物性制御

 1.ガス吸着を摂動とする電気物性制御
  1.1 ガス吸着能を示す導電性MOF
  1.2 ガス吸着を摂動とする伝導度変化を利用した炭化水素センサー
  1.3 選択的NO吸着とNO雰囲気下における交流電気伝導度の増大
  1.4 ゲートオープン型吸着に同期した誘電応答
 2.ガス吸着を摂動とする磁気物性制御
  2.1 スピンクロスオーバー現象とガス吸着による転移温度制御
  2.2 スピンクロスオーバーと同期した選択的CO吸吸着
  2.2 ガス吸着を摂動とする長距離磁気秩序の制御


第3節 MOFの分離膜への応用

 1.MOF膜の種類
  1.1 MOF多結晶膜
  1.2 MOF/ポリマー複合膜(M4)
  1.3 ナノシート膜
 2. MOFの製膜
  2.1 二次成長法
  2.2 in situ法
  2.3 対向拡散法
  2.4 layer-by-layer(LBL)法
  2.5 その他の製膜方法
  2.6 高分子膜との複合化(M4)
 3. MOF膜の分離性能
  3.1 H2精製
  3.2 CO2分離
  3.3 炭化水素分離
  3.4 パーべーパレーション(PV)
  3.5 水処理(WT)
  3.6 有機溶媒ナノろ過(OSN)
  3.7 光学分割


第4節 PCP/MOFナノシートの作製とその応用・可能性

 
1.PCP/MOFのナノシートの作製
  1.1 ボトムアップ合成法
   1.1.1 基板上での合成
   1.1.2 気/液界面合成法
   1.1.3 液/液界面合成法
  1.2 トップダウン合成法
   1.2.1 液相剥離法
   1.2.2 ミクロメカニカル剥離法
  2. PCP/MOFのナノシートの評価
  3. PCP/MOFのナノシートの応用可能性


第5節 MOFのセンシングデバイスへの応用,その可能性

 1. MOFをセンシング材料としたガスセンサー〜湿度・微量水分センサーを例に〜
  1.1 水晶振動子マイクロバランス (Quartz Crystal Microbalance, QCM)法
  1.2 電気的特性変化に基づく検出法
  1.3 蛍光に基づく検出法
  1.4 光吸収に基づく検出法
 2. フィルターに担持したMOFによる固相分光検出に基づく微量水分センサー


第6節 MOFのテラヘルツ帯振動を応用したガスセンサー

 1.物質のテラヘルツ帯振動
 2.テラヘルツ分光測定
  2.1 テラヘルツ分光装置
  2.2 試料の調製
 3.ZIF-8のテラヘルツ帯振動とガス吸着の影響
 4.ガスの吸着/脱離の時定数と識別
  4.1 エタン
  4.2 プロパンおよびn-ブタン
  4.3 二酸化炭素
 5.ガスセンサーへの応用


第7節 金属ナノ粒子と多孔性金属錯体のハイブリッド化による水素吸蔵機能と触媒材料への展開

 1.金属ナノ粒子とMOFの複合化手法
 2.Pd@HKUST-1ナノ複合物質の構造および水素吸蔵特性
 3.二酸化炭素の水素化によるメタノール合成用Cu@UiO-66触媒


第8節 MOFの技術を用いたマイクロパターニングの開発とその応用

 1. ボトムアップ法によるMOFパターニング
  1.1 基板表面の化学修飾
  1.2 反応溶液の配置制御
  1.3 金属源の固定によるMOF生成制御
  1.4 電気, 光を利用したMOFパターニング
 2. トップダウン法によるMOFパターニング
  2.1 X線リソグラフィー, 光リソグラフィー
 3. 応用
  3.1 MOFパターニングの応用


第9節 MOFの核スピン偏極化とその応用

 1.ラジカル電子を用いた高核偏極化
 2.dissolution-DNPによるMOFの高核偏極化とその展開
 3.光励起三重項電子を用いた高核偏極化
 4.triplet-DNPによるMOFの高核偏極化


第10節 PCP/MOFを用いた固体光触媒の開発と環境調和型反応への応用

 
1.可視光応答型PCP/MOF光触媒の設計と光水素発生反応への応用
 2.可視光酸素発生反応を目指したPCP/MOF光触媒
 3.PCP/MOF光触媒による光分子変換反応


第11節 プロトン伝導性配位高分子とその応用

 1.序論
  1.1 プロトン伝導性とプロトン伝導機構
  1.2 固体プロトン伝導体
  1.3 プロトン伝導性の評価
 2.プロトン伝導性配位高分子
  2.1 プロトン伝導性配位高分子の歴史
  2.2 プロトン伝導性配位高分子の設計と分類
  2.3 含水系プロトン伝導性配位高分子
   2.3.1 カルボン酸を導入した配位高分子
   2.3.2 リン酸・スルホン酸を導入した配位高分子
   2.3.3 ルイス酸点を導入した配位高分子
  2.4 非水系プロトン伝導性配位高分子
  2.5 プロトン伝導性配位高分子の応用例


第12節 MOFの配位重合による電気化学的応用


第13節 多電子酸化還元活性なMOFを正極とする高容量リチウム二次電池の開発

 1.錯体を正極とする二次電池の開発
 2.酸化還元活性な金属有機構造体の蓄電特性
 3.ジスルフィド含有配位子を有する金属有機構造体の蓄電特性


第14節 液相界面を利用した高配向MOFナノシートの創製

 1.気液界面におけるMOFナノシート形成とその場X線回折測定
 2.気液界面における錯形成反応制御によるMOFナノシートの大面積化
 3.分子種の変更によるMOFナノシートの構造制御


第15節 配位子の有機化学反応を利用したMOFの事後修飾

 1.MOFの事後修飾とは
 2.MOFの事後修飾の歴史的経緯と基本原理
 3.ナノ空間内での有機反応による事後修飾


第16節 多孔性配位高分子材料(PCP/MOF)を用いた瞬間(ワンパス)消臭剤の応用開発

 1.多孔性配位高分子(PCP/MOF)の消臭性,抗菌性
  1.1多孔性各種金属配位高分子化合物とアンモニア,酢酸 消臭性
  1.2 多孔性銅金属配位高分子化合物の抗菌性
 2.タバコ臭,排泄臭の消臭性(瞬間消臭性)
  2.1瞬間(ワンパス)消臭性測定方法(官能評価方法)
   2.1.1 排泄臭 : 消臭性測定方法
   2.1.2.タバコ臭:消臭性測定方法
  2.2 消臭性測定結果(官能評価結果)
 3.各種臭気の消臭性見極め(消臭性:推定)
 4.アンモニア臭の絶対消臭量
 5.多孔性銅金属配位高分子化合物(Cu−PCP/MOF)の消臭性能の経時変化
 6.多孔性銅金属配位高分子化合物(Cu−PCP/MOF)の造粒化検討
 7.フィールドテスト


第17節 MOF化学モーターの開発とその可能性

 1.化学モーターと表面張力
 2.ジフェニルアラニンと分子の自己集合化
 3.MOFを用いた化学モーター
  3.1 高性能モーター
  3.2 マイクロ発電機としてのMOF化学モーター
  3.3 スマートモーターの開発


第18節 多孔性高分子錯体(PCP, MOF)のゲート現象とその応用

 1.既存吸着材の問題点
 2.PCPのゲート現象
 3.ガス分離におけるゲート現象のメリット
 4.容易なガス回収
  4.1 ガス選択性の高さ 4.2吸着熱の緩和
 5.ゲート現象の種類
 6.ゲートPCPの合成
 7.ゲート現象の制御
 8.ゲートPCPの安定性
 9.ゲート現象のガス分離への応用例
 10.新しいタイプのゲート現象
 11.ゲート現象と生体物質


第19節 MOFの簡便合成,スケールアップ合成

 1.PCPのおもな合成法
 2.PCP合成上のトラブル
  2.1必要な情報が学術論文に十分に記載されていないケース
  2.2再現性が低い
  2.3 PCPの安定性に問題があるケース
 3.PCP合成法の探索
  3.1 特性や収率のばらつき
  3.2 原料中の不純物
  3.3 ワークアップ
  3.4 PCPの精製
  3.5 格子欠陥や少量の不純物
  3.6 活性化
  3.7 適切な評価


◇第3章 MOFの分析評価,画像解析,キャラクタリゼーション◇

第1節 原子間力顕微鏡による動的なPCP/MOF表面の直接観察

 1.PCP/MOFの表面・界面の化学
 2.原子間力顕微鏡(AFM)を用いた単結晶表面の観察
 3.PCP/MOF表面の動的挙動の実時間観測
 4.分子レベルの結晶表面エンジニアリング


第2節 ガス吸着法によるMOFの構造評価

  1. MOFの基本的な評価方法
  1.1 単結晶X線回折(XRD)および粉末X線回折(PXRD)
  1.2 熱重量分析(TGA)
  1.3 核磁気共鳴分光法(NMR)
  1.4 フーリエ変換赤外分光法(FTIR)
  1.5 走査型電子顕微鏡観察(SEM)
 2. ガス吸着法
  2.1 試料の活性化
  2.2 吸着等温線測定の前処理
  2.3 プローブ分子の選択と等温線の測定
  2.4 比表面積の評価
  2.5 細孔容積と細孔径の評価
  2.6 MOFの柔軟性と吸着


第3節 MOF におけるカチオン交換

 1.ゲストカチオンの交換反応
  1.1 DMA+ またはDEA+ とのイオン交換
   1.1.1 イオン交換によるガス吸着能の向上
   1.1.2 ナノ構造体の前駆体の合成
   1.1.3 センシング
   1.1.4 サイズと電荷を利用する分離
  1.2 配位子の残余配位座
  1.3 その他イオン性物質の空隙内固定化
 2.結節点であるカチオンの交換
  2.1 新規物質の合成法としてのカチオン交換
  2.2 センシング
  2.3 その他の機能性向上


第4節 金属有機構造体の電気化学特性評価

 1.定電流充放電測定
 2.サイクリックボルタンメトリー (CV)


第5節 分子シミュレーションによるPCP/MOFの吸着誘起構造転移メカニズムの理解

 1.分子シミュレーションおよび理論
 2.レイヤー積層型PCPのシンプルモデル
 3.ゲート吸着挙動の初期レイヤー間隔依存性
 4.ゲート吸着挙動のレイヤー間相互作用依存性
 5.ゲート吸着挙動を発現する構造パラメータ
 6.マイクロポアフィリング+ゲート吸着挙動を発現する構造パラメータ
 7.二段のゲート吸着挙動を発現する構造パラメータ


第6節 原子間力顕微鏡を用いたMOFの結晶成長観察について

 1.MOFの結晶成長とその物性
  1.1 結晶成長の観測手法
  1.2 AFMによる結晶成長観察
   1.2.1 表面形状と結晶成長機構 1.2.2 AFMの基本原理
 2. 相互篏合型MOFの結晶表面形状測定による結晶成長機構の評価
  2.1 相互篏合型MOF
  2.2 CID-1の合成と表出している結晶面の評価
  2.3 AFMを用いたCID-1の表面形状観察
  2.4 推察されるCID-1結晶成長機構
   2.4.1 結晶表面形状と相互作用
   2.4.2 推定されるCID-1の結晶成長機構
  2.5 CID-1の結晶成長機構を利用した結晶表面形状の制御  


◇第4章 多孔質材料の新しい合成法,細孔制御,その応用◇

第1節 (ナノ)微粒子の空孔構造制御とその応用

 1.微粒子の空孔構造の制御
  1.1 液相法 1.2 噴霧法
 2.応用例
  2.1 中空構造を持つ窒素ドープカーボン微粒子のキャパシタ性能
  2.2 中空構造を持つ窒素ドープカーボン微粒子のCO2吸着特性
  2.3 光触媒
  2.4 ポーラスカーボン微粒子へのPt担持と電極触媒特性評価
  2.5 発光材料
  2.6 透明断熱材料
  2.7 ドラッグデリバリーシステム


第2節 メソポーラス有機シリカの合成と機能化,光触媒への応用

 1.メソポーラス有機シリカの合成
 2.架橋型アルコキシ有機シランの合成
 3.メソポーラス有機シリカのポスト処理
 4.メソポーラス有機シリカの光化学物性と光捕集機能
 5.メソポーラス有機シリカの光触媒応用
  5.1 ビフェニル-PMOの光捕集を利用したCO2還元,
光触媒と電子ドナー/アクセプター型水素生成光触媒
  5.2 可視光吸収性アクリドンPMOによるCO2還元光触媒
  5.3 ビピリジンPMOによる水素生成光触媒とCO2還元光触媒
  5.4 ルテニウム錯体PMOによる水素生成光触媒と酸素生成光触媒


第3節 ポスト処理法による中空および鈴型構造を有する球状メソポーラスシリカの合成とその利用

 
1.中空多孔体
  1.1 球状中空メソポーラスシリカ
   1.1.1 球状中空メソ多孔体の調製法 (方法1:DMCによるシリカの分解)
   1.1.2 球状中空メソ多孔体の調製法 (方法2:アンモニア水によるシリカの分解)
  1.2 球状鈴型メソポーラスシリカ
 2.中空メソポーラスシリカの利用
  2.1 薬物徐放容器としての利用
  2.2 ミクロ反応器としての利用
   2.2.1 二相系反応におけるミクロ反応器の利用
   2.2.2 鈴型メソポーラスシリカのミクロ反応器としての利用(見かけ1相系反応)


第4節 ゼオライト水熱転換法による高耐久性,小細孔ゼオライトの合成と脱水膜/deNOX触媒への応用

 
1.ゼオライト水熱転換
 2.高耐酸性CHAゼオライト膜の調製と酢酸水溶液からの脱水性能
 3.混合テンプレート法を用いた高耐久性小細孔ゼオライトの合成
 4.deNOX触媒への応用


第5節 無機有機ハイブリッドゼオライト類縁化合物,その応用と可能性

 1.ミクロ多孔性金属ホスホネート
 2.既知ゼオライト骨格中への有機部位導入
 3.骨格に規則的に有機部位が導入されたシリケートゼオライト類縁化合物
 4.層状シリケート類縁体としての層状金属ホスホネートを用いた構造変換


第6節 メソポーラス材料の細孔空間を利用したジルコニアナノ粒子の合成と触媒への応用

 1.ジルコニアナノ粒子の合成
  1.1 メソポーラスシリカKIT-6の合成
  1.2 ジルコニアナノ粒子の合成
 2.ジルコニアナノ粒子触媒によるメタノール酸化反応
  2.1 vメタノール酸化活性
 3.Cu/ZrO2/KIT-6複合触媒によるメタノール合成
  3.1 触媒設計イメージ 3.1 メタノール合成活性


第7節 ナノ細孔性カーボンの構造とその特性理解における進歩

 1.ナノ細孔性固体の特徴と役割
 2.ナノ細孔性カーボンの構造と特性
  2.1 活性炭素繊維
  2.2 カーバイド由来カーボン (Carbide derived carbon: CDC)
  2.3 鋳型カーボン
  2.4 ナノ細孔性グラフェン
  2.5 単層(二層)カーボンナノチューブと単層カーボンナノホーンでの超高圧効果
  2.6 疎水的でありながら著しい吸湿性を示すナノダイヤモンド
 3.電気伝導性のよいナノ細孔性カーボンならではの同符号イオンの濃縮効果


第8節 ピラー化炭素の特異な吸着挙動と選択的ガスセンサへの応用
 
 1.ピラー化炭素の合成と構造
 2.ピラー化炭素の特性
 3.ピラー化炭素の選択的ガスセンサへの応用


第9節 疎水性ナノ空間の概要,その応用と可能性

 1.親水性ナノ空間,および疎水性ナノ空間での水挙動の概要
 2.疎水性ナノ空間における水蒸気吸着
  2.1 ナノ空間構造の違いと水蒸気吸着
  2.2 活性炭への水蒸気吸着
  2.3 カーボンナノチューブへの水蒸気吸着 
  2.4 アルミノフォスフェートへの水蒸気吸着
  2.5 SiO2への水蒸気吸着
 3.水蒸気吸着等温線における吸着ヒステリシス
 4.疎水性ナノ空間の応用

  4.1 燃料電池における疎水性ナノ空間の活用
  4.2 イオンチャネルへの疎水性ナノ空間の利用
  4.3 疎水性ナノ空間による生体分子の内包


第10節 結晶性メソポーラスチタニアの調製およびメソポーラスシリカの細孔構造の精密制御とその応用

 1.結晶性メソポーラスチタニアの調製
  1.1 焼成プロセスを用いたメソポーラスチタニアの調製
  1.2 低温結晶化による結晶性メソポーラスチタニアの調製
 2.メソポーラスシリカの細孔構造の精密制御
  2.1 カチオン/アニオン界面活性剤混合系を鋳型として用いたメソポーラスシリカの精密制御
  2.2 ラメラ構造を有するメソポーラスシリカの調製および細孔間距離の制御


第11節 多孔質炭化ケイ素の構造,細孔制御,その応用

 1.その場粒成長セラミック多孔体の概念
 2.その場粒成長を利用した炭化ケイ素多孔体


第12節 マイクロ−マクロ複合細孔構造を有する窒化ケイ素多孔体の構造,細孔制御,その応用

 1.マイクロ―マクロ複合細孔構造を有する窒化ケイ素多孔体の開発
  1.1 焼結助剤の探索
 2.マイクロ細孔の制御
 3.マイクロ−マクロ複合細孔構造を有する多孔体の応用:バイオフィルター


第13節 水酸アパタイトを用いたVOC分解触媒フィルターの開発

 1.我々を取り巻く大気汚染問題
 2.水酸アパタイト(HAp)について
 3.化学量論型HApの触媒特性
 4.揮発性有機化合物(VOC)の酸化分解
 5.HAp多孔質フィルターの作製とそのガス透過特性について


第14節 多孔質カーボンの構造,細孔制御と応用

 1.多孔質炭素の細孔制御手法
  1.1 薬品賦活
  1.2 ガス賦活
  1.3 テンプレート法
  2.炭化物由来炭素の合成と諸特性
  2.1 CDCの合成とその特性解析方法
  2.2 結晶構造
  2.3 細孔構造
  2.4 微細構造


第15節 スペーサー法によるマイクロポーラス金属の創製とその諸特性

 1.スペーサー法
 2.力学特性
  2.1 密度依存性
  2.2 疲労特性
  2.3 ダンピング特性
 3.マイクロチャネルへの応用


第16節 押出し発泡法による発泡アルミニウムの作製

 1.押出し発泡法
  1.1 プリカーサの発泡特性
  1.2 金型への充填
 2.粉末からの連続成形
  2.1 粉末押出し発泡
  2.2 パイプ内への充填
  2.3 衝撃吸収性能
 3.回転金型への充填


第17節 クレージングによる高分子フィルムの多孔化,細孔制御,その応用

 1.クレージングを利用した多孔高分子フィルム
  1.1 クレーズとは
  1.2 クレーズによる多孔高分子フィルムの形態
 2.多孔高分子フィルと界面自由エネルギー
  2.1 微細な孔に生じる界面自由エネルギー
  2.2 高分子中のナノ孔に生じるラプラス圧
  2.3 クレージングした高分子フィルムのラプラス圧
 3.クレージング高分子フィルムの応用
  3.1 孔のラプラス圧による収縮を利用する
   3.1.1 リチウムイオン電池セパレータ
  3.2 孔を薬剤のカプセルとして利用し,酵素を閉じ込める
  3.3 クレーズ相の導電化
  3.4 孔の界面の光散乱を利用する
  3.5 連結孔を気体の透過経路として利用する


第18節 氷晶成長を利用した多孔質材料のマイクロ成型とその応用

 1.氷晶成長を利用した多孔質材料のマイクロ成型
 2.氷晶成長を利用したマイクロハニカム状モノリス体の製造と構造制御
 3.種々の機能を有するマイクロハニカム状モノリス体
 4.マイクロハニカム状モノリス体の特性


◇第5章 多孔質材料の細孔分布測定や細孔表面の解析技術 ◇

第1節 吸着等温線による比表面積評価

 1.N2吸着等温線
  1.1 測定法
  1.2 吸着等温線の分類
 2.表面積測定法
  2.1 BET理論
  2.2 比表面積の算出方法


第2節 細孔分布測定法とその進め方,その注意点

 1.ガス吸着法による細孔分布測定
  1.1 吸着等温線における細孔の分類
  1.2 細孔分布測定例と注意点
   1.2.1 メソポア分布
   1.2.2 マイクロポア分布
 2.水銀圧入法による細孔分布測定
  2.1 測定原理
  2.2 細孔分布測定例
   2.2.1 電極シートの測定
   2.2.2 粉末の測定
  2.3 測定上の注意事項
 3. ガス吸着法と水銀圧入法の比較


第3節 透過電子顕微鏡を用いたナノ多孔体の微細構造解析

 1.革新的技術による性能向上
 2.電子線耐性の向上
 3.オペレーションにおける電子線量の低減
  3.1 像取得における電子線量低減
  3.2 解析事例
   3.2.1 ゼオライト骨格の高分解能観察
   3.2.2 細孔内カチオンの直接観察
  3.3 ゼオライト結晶成長および多結晶体膜形成の解析事例
   3.3.1ゼオライト微結晶の結晶成長
   3.3.2ゼオライト分離膜の形成過程


第4節 ナノ空間に閉じ込められた分子集合体の固体NMR分光法による動的構造解析

 1.固体NMR概論
  1.1 NMRの原理
  1.2 固体NMRスペクトル
   1.2.1 スペクトル線形解析
   1.2.2 スペクトルの2次モーメント解析
 2.固体NMRによる吸着分子集団の動的構造解析
  2.1 IRMOF-1に吸着された分子集団が示す相転移
  2.2 2H-NMRスペクトルによる吸着分子集団の状態分析
  2.3 2H-NMRスペクトルによる動的構造解析
 3. 固体NMRによるMOF骨格の動的構造解析
  3.1 1H-NMRスペクトルの2次モーメント解析
  3.2 分子運動を考慮した“動的細孔径”


第5節 メソポーラスシリカおよびメソポーラスチタニアの細孔構造、結晶性の評価・解析
 1.メソポーラスシリカの細孔構造の評価
 2.結晶性メソポーラスチタニアの結晶性の評価


第6節 メソポーラスシリカおよびメソポーラスチタニアの透過型電子顕微鏡観察

 
1.メソポーラスシリカのTEM観察
 2.メソポーラスチタニアのTEM観察


第7節 メソポーラスシリカおよびメソポーラスチタニアの比表面積の測定・評価

 1.メソポーラスシリカの窒素吸脱着等温線、比表面積および細孔径分布
 2.結晶性メソポーラスチタニアの窒素吸脱着等温線、比表面積および細孔径分布


第8節 ロータス型ポーラス金属の熱伝導率測定法とその予測式およびヒートシンクへの応用

 1.ロータス銅の熱伝導特性とその評価法
  1.1 熱伝導率の定義
  1.2 熱伝導率測定装置と測定原理
  1.3 試験片仕様
  1.4 有効熱伝導率の予測式
   1.4.1 熱流方向と孔の深さ方向が平行な気孔の場合
   1.4.2 熱流方向と気孔の深さ方向が直交する気孔の場合
  1.5 熱伝導率の予測式と実測値の比較
   1.5.1 孔の深さ方向に平行な方向の熱伝導率
   1.5.2 孔の深さ方向に垂直な方向の熱伝導率
 2.ロータス型ポーラス金属のヒートシンクへの応用
  2.1 ロータス銅ヒートシンク構成


第9節 低エネルギー陽電子による薄膜材料のナノ空隙構造解析

 1.原理
 2.低エネルギー陽電子ビーム法
 3.測定と解析
 4.応用例
  4.1 多孔質薄膜の細孔サイズ解析とその場評価
  4.2 分子間空隙の三次元マッピングと化学状態評価
   4.2.1 PPMAによる三次元マッピング
   4.2.2 AMOC法による化学状態評価


第10節 ナノ空間内の分子やイオンの特異構造解析

 1.X線による吸着相の構造解析と細孔内固液相転移挙動
 2.ナノ空間中分子の分子運動に起因する構造特異性
 3.ナノ空間中のイオン液体構造


第11節 多孔体への吸着速度の測定と粒子内拡散係数の求め方
−固定層吸着破過曲線法を中心に−

 1.実験装置・実験操作法
 2.理論曲線の算出方法
 3.粒子内拡散係数の決定方法


第12節 多孔体への吸着速度の測定と粒子内拡散係数の求め方
−完全混合槽(CMBR)法を中心に−

 1.実験装置・実験操作法
 2.理論曲線の算出方法
 3.粒子内拡散係数の決定方法


第13節 多孔体への吸着速度の測定と粒子内拡散係数の求め方
−循環式シャローベッド法を中心に−

 1.実験装置・実験操作法
 2.理論曲線の算出方法
 3.粒子内拡散係数の決定方法


第14節 多孔体への吸着速度の測定と粒子内拡散係数の求め方
−シャローベッド法を中心に−

 1.実験装置・実験操作法
 2.理論曲線の算出方法
 3.粒子内拡散係数の決定方法


◇第6章 PCP/MOFの価格やコストについて◇

1.PCPのコスト
 1.1 超低コストPCPの可能性
 1.2 PCPのコストの量産効果
 1.3 実用化可能なPCPのコストイメージ
2.低コストでのPCPの製造
 2.1 PCPのコストダウン
  2.1.1 金属イオンのコストダウン
  2.1.2 配位子のコストダウン
 2.2 加工費のコストダウン
  2.2.1 PCPの合成法
  2.2.2 加工費のコストダウンの手法
 2.3 低コストPCPの探索


◇第7章 PCP/MOFを活用した国内外ビジネス動向 〜基礎研究から応用研究、そして実用化へ〜 ◇

1.研究体制や研究主体の変遷
 1.1 PCP/MOF1.0 :大学基礎研究期(1997年?2003年頃)
 1.2 PCP/MOF2.0 :大学・既存企業共同研究主流期(2003年頃?2011年頃)
 1.3 PCP/MOF3.0 :大学発スタートアップ期及び大学発スタートアップ・既存企業共同開発追加期(2011年?現在)
2.PCP/MOFスタートアップ企業の3つの役割
3.PCP/MOFを活用したビジネスの動向
 3.1 すでに実用化された2例
 3.2 これから実用化:一歩手前のビジネス
 3.3 日本でのPCP/MOFのビジネス動向
4.今後の展望


◇第8章 多孔性材料研究の特許動向 ◇
第1節 PCP/MOFに関する特許動向

 1.調査と母集団
 2.特許動向分析
  2.1分析方法
  2.2 特許動向分析
  2.3概要
   2.3.1 出願人ランキング
   2.3.2 発明者ランキング
   2.3.3 特許分類(クラス別の筆頭分類)による分野ランキング
   2.3.4 「PCP/MOF特許全体のライフサイクルマップ」
   2.3.5 優先権主張国番号を使用した「ファミリーマップ」
  2.4 個別分析
   2.4.1 大学出願人のランキング
   2.4.2 日本企業のランキング
   2.4.3 公的研究機関ランキングを示した。
   2.4.4 外国人出願人ランキングを示した。
   2.4.5 大学と企業,研究機関と企業の各マトリクスマップ
   2.4.6 時系列マップ
   2.4.7 技術の関係(マトリクス)分析
   2.4.8 「被引用数ランキング50位番号リスト」
   2.4.9 「グロスランキング」マップ



第2節 多孔性材料全般に関する特許動向

 
1.調査の概要
  1.1 調査対象母集団
  1.2 検索式(分析母集団作成)
  1.3 使用した母集団について
   1.3.1 全般的な分析の母集団検証
   1.3.2 研究機関および大学
  1.4 分析方法
 2.分析内容
  2.1 概要
  2.2 出願人分析
   2.2.1 日本企業
   2.2.1 日本上位企業の技術分野
   2.2.2 外国出願人の技術分野
   2.2.3 大学の技術分野
   2.2.4 研究機関(国立,財団)
   2.2.5 出願人まとめ
  2.3 用途分析
   2.3.1 用途分野の技術蓄積
   2.3.3 用途分野の技術課題
  2.4 発明者動向
   2.4.1 産総研
   2.4.2 大学
 

 

 

MOF 多孔質 書籍