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化学:選択的二酸化炭素貯蔵材としてのゼオライト型イミダゾレート骨格の巨大ケージ

Nature 453, 7192 doi: 10.1038/nature06900

ゼオライト型イミダゾレート骨格(ZIF)は、ゼオライトに類似した四面体ネットワークをもつ多孔質結晶材料であり、四面体配位原子(例えばSi)が遷移金属(Zn、Co)に置き換えられ、酸素ブリッジがイミダゾレート・リンクに置き換えられている。このような材料の顕著な特徴は、ZIFがとる構造がゼオライト合成に用いられる構造規定剤によってではなく、リンク-リンク相互作用によって決まることである。結果として、リンカーの置換基を系統的に変えることによって、既知または予想したゼオライトトポロジーを示すさまざまなZIFが得られている。ZIFは化学的かつ熱的に安定である上に、長年追求されてきた設計のフレキシビリティを、官能基化された有機リンクと高密度の遷移金属イオンによって備えるようになった。今回我々は、ゼオライトではこれまで知られていなかったスケールと複雑さをもつ構造の、2種類の多孔質ZIF(ZIF-95とZIF-100)の合成と特性評価について報告する。これらの材料は、最高で264個の頂点を含み、7,524個もの原子から構成される複雑なケージをもつ。この材料群に属する他の材料について最近報告された吸着選択性から予想されるように、いずれのZIFも室温で数種のガス混合物から選択的に二酸化炭素を捕捉し、ZIF-100は、標準温度と標準圧力でZIF1リットルあたり28リットルの二酸化炭素貯蔵が可能である。ZIFは、これらの特徴と高い熱的化学的安定性および合成しやすさを併せもつため、大気中二酸化炭素濃度上昇の改善を目的とする戦略向けの有望な候補材料になる。

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