Synthesis, structure, and cesium uptake properties of novel rare earth organic frameworks

新規希土類シュウ酸配位高分子の合成、構造とセシウム取り込み挙動

南川 卓也 ; 小越 友里恵

Nankawa, Takuya; Ogoshi, Yurie

細孔性材料によるセシウムの分離は、福島の事故以来非常に注目を浴びている。既存の細孔性物質の中でも、プルシアンブルーは特にセシウム選択性が高く、海水からのセシウム分離に期待されたが、プルシアンブルーの放射線分解により青酸が発生することから、福島では利用されなかった。一方、配位高分子は配位子と金属の組合せで細孔の大きさをコントロールできることから、近年盛んに研究されており、ガスやエタノールなど小分子の分離に利用されようとしているが、イオンの分離にはほとんど利用されていない。われわれは配位高分子の細孔を利用して、プルシアンブルーのような、堅固で小さい細孔をもった細孔性材料をつくれば、セシウムイオンを安全に海水中からでも回収できると考えた。そこでわれわれは、新規配位高分子Re(NH)(CO)(HO)(Re=Y, Eu, Tb, Dy, Ho, Er)を合成し、その構造を調べた。その結果、堅固で小さい細孔をもった細孔性材料の合成に成功したことを明らかにした。またこれらの配位高分子によって、セシウムが捕集できることを明らかにした。

Removal of cesium by porous materials from various environments has recently attracted much attention because of the Fukushima crisis. Among the porous materials, Prussian-blue has so high Cs selectivity that they can be used even in the sea water. But because they had a possibility to generate HCN gas by the radioactive decomposition, they were not used in Fukushima. We synthesized novel rare earth organic framework with the formula of Re(NH)(CO)(HO) (Re = Y, Eu, Tb, Dy, Ho, Er) by modifying the pores of Prussian blue. We used single crystal X-ray diffraction analysis to determine the molecular structures of Tb(NH)(CO)(HO). The diameter of the pore around NH4 is about the same size with the pores of Prussian blue. And it was revealed that the structures of MOFs are isostructural and their pore sizes of are precisely controlled by changing lanthanide ions. We demonstrated Cs uptake experiment in water solution and revealed that Cs was uptaken by the MOFs.