展示ポスター2

(1)

1 2

H

H e

水素ヘリウム

3 4 5 6 7 8 9 10

L i

B e

B

C

N

O

F

N e

リチウムベリリウムホウ素炭素窒素酸素フッ素ネオン

11 12 13 14 15 16 17 18

N a

M g

A l

S i

P

S

C l

A r

ナトリウムマグネシウムアルミニウムケイ素リン硫黄塩素アルゴン

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

K

C a

S c

T i

V

C r

M n

F e

C o

N i

C u

Z n

G a

G e

A s

S e

B r

K r

カリウムカルシウムスカンジウムチタンバナジウムクロムマンガン鉄コバルトニッケル銅亜鉛ガリウムゲルマニウムヒ素セレン臭素クリプトン

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54

R b

S r

Y

Z r

N b

M o

T c

R u

R h

P d

A g

C d

In

S n

S b

T e

I

X e

ルビジウムストロンチウムイットリウムジルコニウムニオブモリブデンテクネチウムルテニウムロジウムパラジウム銀カドミウムインジウムスズアンチモンテルルヨウ素キセノン

55 56 57-71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86

C s

B a

L n

H f

T a

W

R e

O s

Ir

P t

A u

H g

T l

P b

B i

P o

A t

R n

セシウムバリウムランタノイドハフニウムタンタルタングステンレニウムオスミウムイリジウム白金金水銀タリウム鉛ビスマスポロニウムアスタチンラドン

87 88 89-103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 ₁₁₃ 114 115 116 117 118

F r

R a

A n

R f

D b

S g

B h

H s

M t

D s

R g

C n

_{N h}

F l

U u p

U u h

U u s

U u o

フランシウムラジウムアクチノイドラザホージウムドブニウムシーボーギウムボーリウムハッシウムマイトネリウムダームスタチウムレントゲニウムコぺルニシウムニホニウムフレロビウムウンウンペンチウムウンウンヘキシウムウンウンセプチウムウンウンオクチウム

北川特別教授細野特定助教

多孔性配位高分子を用いた二酸化炭素分離膜材料

－京都大学高等研究院物質-細胞統合システム拠点

北川進特別教授－

現代の錬金術「元素間融合」で新規合金ナノ粒子を創出

－京都大学大学院理学研究科

北川宏教授－

第

6 回

JACI/GSC

シンポジウム（

2017

年

7 月

4 日）

企業・団体活動紹介

展示ポスター２

水素で固溶化

PdPt

固溶体ナノ合金

J. Am. Chem. Soc.

(2010)

なぜ混ざり合うのか？熱力学的な安定性から理論的に解明

粒径約

3nm

のナノ粒子モデル（原子

711 個

)

を用いた理論計算により、

原子レベルで均一に混じった

PdPt

ナノ粒子は熱力学的に安定であることを解明

J Phys Chem Lett. (2016)

人工擬ロジウムの開発に成功

価格

1/3

、

CO

酸化反応活性はロジウムを凌駕

J. Am. Chem. Soc

. (

2014

)

人工擬ロジウムは人工超ロジウム

Scientific Reports

(

2016

)

PdRu固溶体ナノ合金

・ロジウムを凌ぐ自動車排ガス浄化能を示す

・ロジウムと極めて類似した電子的特徴を持つ

人工擬パラジウム：

AgRh

固溶体ナノ合金

J. Am. Chem. Soc

(

2010

)

電子構造の計算と観測

Appl. Phys. Lett

. (

2014

)

・

Ag

0.5

Rh

0.5

合金ナノ粒子の

電子構造を初観測

・

Pd

ナノ粒子の電子構造と極

めて類似していることを確認

電子状態の改変により優れた触媒活性を発現！

進化を続ける「元素間融合」

WANG特定研究員北川宏教授

Pt：Pd = 1：9 で水素吸蔵量の極大値

観測値

（高輝度放射光光電子分光スペクトル）

Partial and total DOSs of Ag0.5Rh0.5

(Calculation)

PdPtコアシェルナノ粒子から

PdとPtが原子レベルで混じったナノ粒子を生成



特徴：



汎用溶媒（アセトン、トルエンなど）に

可溶



ポリマー鎖部分で

フィルムを形成

（塗布、熱成

形等

)



フィルム化した

MOP

で各種

気体を分離、吸着



用いるモノマーによる物性の調整



特許

①

WO2016/143876

②

PCT/JP2016/ 87317



用途：



分離膜

（二酸化炭素選択的透過膜）

多孔性配位高分子としての選択的気体吸着

/

分離能をもっ

た新しい気体分離メンブレン

（開発検討中）

二酸化炭素

窒素、水蒸気、

_{一酸化窒素など}

二酸化炭素

MOP

スターポリマー

メンブレン

高分子として、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリスチ

レン、ポリエーテルなどによる修飾（グラフト）が可能

スターポリマー（高分子グラフト

MOP

）

Cu

2+

溶媒・室温

Cu

2+

重合

配位子

ポリマー型配位子

ＭＯＰ

スターポリマー

フィルム形成

モジュール化



気体分離性能

P(CO

₂

)

Barrers

ALPHA

(CO

₂

/N

₂

)

PEG単体▲

12

3.8

MOP(PEG900)★

21

36

注）P(CO₂)Barrers ：透過係数 ALPHA (CO₂/N₂)：分離係数

L.M.Robeson, J. Material Sci. 320

（2008）,390に、透過係数と分離係数

の蓄積データがあり、その図に検討中の材料をプロットしました。

工程検討実施内容要素技術担当

研

究

開

発

構造設計ラボ合成

コアとなる錯体およびポリマーの構造設計とラボでの合成プロセスの確立

基礎研究、開発研究 iCeMS

性能評価フィルム化

フィルム物性、気体透過、分離性能の測定

評価試験用フィルム作製フィルム物性測定

分離性能の測定

iCeMS RITE

ス

ケ

ー

ル

ア

ッ

プ

検

討

か

ら

量

産

化

へ

配位子の合成コアとなる錯体用配位子の合成

スケールアップ⇒量産

有機合成（芳香環への置換基導入）

反応⇒精製⇒分析

企業１

ポリマー合成 _{配位子から成長させるオリゴマー、ポリマーの}

合成

オリゴマー（付加重合、ラジカル重合）合成

企業２

スターポリマーの合成

ポリマーを成長させた配位子と金属イオンとからスターポリマーを合成し、溶媒溶液化。

錯体化学

企業３

フィルム化スターポリマーのフィルム化

(支持基材に塗布または独立膜の製造)

溶液からのフィルム作製

製膜⇒品質確認

企業４

社

会

実

装

に

向

け

て

モジュール化気体分離膜モジュールの作製モジュール設計⇒作製企業５

気体分離膜モジュールの評価分離性能評価 iCeMS

RITE

実用化上記モジュールでCO

2分離、触媒を組み込んだ

プラントで有用物への還元 ⇒ 有効利用

CO₂有効利用への応用企業６

RITE:（公財）地球環境産業技術研究機構、iCeMS：京都大学高等研究院物質-細胞統合システム拠点

ご協力いただける企業様を求めています

・最悪の金属元素ペアの

固溶化に成功

・

Ag

：

Rh = 50

：

50 で

水素吸蔵量最大

京都次世代エネルギーシステム創造戦略では希少元素使用量の削減をめざし

希少元素

-

銅

(Cu)

固溶体ナノ合金に取り組んでいます

平成

25 年度～

27 年度

「

Rh-Cu

固溶体ナノ合金の作製と評価」

招へい研究者

:

小松徳太郎特定研究員

（現

日本大学医学部化学分野准教授）

Rhに安価なCuを固溶させて開発した合金について

排ガス浄化触媒能がCuを50%加えても

純Rh触媒と同等の活性を示すことを見いだした！

「First-Principles Calculation, Synthesis, and

Catalytic Properties of Rh-Cu Alloy Nanoparticles」 Chemistry - A European Journal (2017)