★「合成パラメータと物性の関係」「新機能を発現する構造制御」新しいMOFの開発事例
★「CO2分離回収」「二次電池電極材料」機能を活かした最新応用技術

金属有機構造体(MOF)の
合成、高機能化と応用技術
〜多様な合成手法、形状・サイズ制御、新機能・用途開発〜

発刊予定　：　2025年10月末日　　体　裁　：　A4判 約430頁　　　定　価：88,000円(税込）　　ＩＳＢＮ：978-4-86798-098-9

◇第１章　MOFの合成、構造制御とその機能◇

第１節　噴霧乾燥プロセスによる金属有機構造体の合成と構造・形態制御
１．MOFの合成手法とその課題
２．噴霧乾燥プロセス
　2.1 噴霧乾燥プロセス（有機溶剤系）によるMOF合成
　2.2 水溶液プロセスによるZIF-8合成
　2.3 噴霧乾燥プロセス（水系）によるZIF-8合成
　　2.3.1 噴霧乾燥プロセス（水系）におけるZIF-8のアモルファス−結晶間相転移
　　2.3.2 ZIF-8の微細構造制御と吸着能
３．噴霧乾燥プロセスによるCD-MOFの合成と薬物包接
　3.1 噴霧乾燥プロセスによるCD-MOFの粒子設計・製剤化
　3.2 薬物内包CD-MOFの吸入特性

第２節　エアロゾルプロセスによるMOFの連続合成とそのメカニズムと形態制御への応用
１．エアロゾルプロセスによるMOFの連続合成とそのメカニズム
２．エアロゾルプロセスによるMOFの形態制御
　2.1 ナノ材料複合MOFの合成
　2.2 MOF薄膜の作製

第３節　コアシェル型MOFの合成と吸着特性評価
１．コアシェル型ZIF@ZIF粒子の合成と吸着特性評価
　1.1 ZIF-8@ZIF-67粒子の合成
　1.2 ZIF-67@ZIF-8粒子の合成
　1.3 コアシェル型ZIF@ZIF粒子の吸着特性

第４節　フレキシブル多孔性配位高分子の開発と構造変化メカニズム
１．フレキシブルMOF
　1.1 構造柔軟性
　1.2 フレキシブルMOFの構造の種類
　1.2 ゲートオープン挙動
　1.3 ゲートオープン挙動の機構
　1.4 構造柔軟性の設計、制御
　　1.4.1 化学的調整
　　1.4.2 物理的調整
　1.5 局所的な柔軟性

第５節　ポラリトンを利用した自己集合と金属有機構造体
１．強結合とポラリトン
　1.1 光共振器
　1.2 振動強結合の観測
２．ポラリトンを利用した分子集合
　2.1 振動強結合と分子間相互作用
　2.2 振動強結合を利用した分子集合の制御

第６節　含ヒ素複素環を鍵配位子としたMOF
１．機能性有機ヒ素化学
　1.1 配位フリーなヒ素を組み込んだMOFの機能化
　　1.1.1 配位フリーなヒ素含有MOFの合成戦略
　　1.1.2 ヒ素含有MOFの構造解析と安定性評価
　　1.1.3 ヒ素含有MOFにおけるPSM戦略の実例と展望
　1.2 架橋元素による「breathing挙動」への効果
　　1.2.1 ヒ素架橋配位子を用いたMOFの合成と構造的特徴
　　1.2.2 ヒ素架橋配位子が導くMOFの構造柔軟性
　　1.2.3 ガス吸着試験を用いたMOFの細孔評価
　　1.2.4 ヒ素架橋配位子による構造柔軟性と機能設計への展望

第７節　一次元細孔をもつ多孔性配位高分子の合成とその機能
１．一次元細孔をもつ多孔性配位高分子の構造設計と合成
　1.1 CPL（Closed space of coordination pillared layer）構造
　1.2 無機二次構造単位（SBU：secondary building unit）を用いた構造
　　1.2.1 MOF-74類
　　1.2.2 MIL-53類
　　1.2.3 パドルホイール型SUBを用いた一次元PCP/MOF
２．一次元細孔をもつ多孔性配位高分子の機能
　2.1 ガス吸着・ガス分離
　2.2 合成反応
　　2.2.1 精密高分子合成
　　2.2.2 その他の合成
　2.3 イオン伝導
　　2.3.1 プロトン伝導体
　　2.3.2 その他のイオン伝導体
　2.4 その他

第８節　MOFにおけるイオン交換反応
１．MOFにおけるイオン交換反応の分類と制御
　1.1 細孔内ゲストイオンの交換
　1.2 MOF骨格内金属イオンの交換
２．構造変化を伴うイオン交換
３．部分置換と多金属MOF
４．イオン交換MOFの機能と応用展開

第９節　イオン液体@MOF複合体の開発とイオン伝導性制御
１．イオン液体の導入方法
２．イオン液体導入量依存性
３．イオン液体種依存性
　3.1 陽イオン種依存性
　3.2 陰イオン種依存性
４．MOF種依存性
　4.1 細孔サイズ依存性
　4.2 細孔表面状態依存性
５．リチウムイオン伝導性

第１０節　NMRを利用したMOFの非晶質・ガラス相における分子運動の解析
１．MOFの非晶質における分子運動
　1.1 am-ZIF-8の合成と構造評価
　1.2 am-ZIF-8に対する2H NMRのスペクトル形状解析
　1.3 am-ZIF-8のNMRスペクトルの緩和時間解析
２．MOFのガラス相における分子運動
　2.1 amZIF-62の合成と構造評価
　2.2 ag-ZIF-62に対する2H NMRのスペクトル形状解析
　2.3 ag-ZIF-62-Im-d3のNMRスペクトルの緩和時間解析
　2.4 ag-ZIF-62-Im-d3のNMRスペクトルの緩和時間解析

◇第２章　MOFの薄膜化、ナノシート化技術◇

第１節　金属水酸化物ナノ構造体を前駆体とした配向MOF膜の形成技術
１．MOFの構造的特長と機能創出のアプローチ
２．MOFデバイス開発におけるMOF膜形成技術の重要性
３．固体材料表面でのMOFの形成
　3.1 セラミックス表面でのMOF形成
　3.2 金属水酸化物ナノ構造体からのMOF形成
４．MOF配向薄膜の特徴と応用展開

第２節　逐次構築法によって構築された多孔性配位高分子ナノ薄膜が示す特異な構造と物性
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
４．ホフマン型MOFのヘテロ接合膜の作製およびスピン転移の制御
　4.1 LbL法によるヘテロ接合膜の作製
　4.2 ヘテロ接合膜のスピン転移の検討

第３節　気水界面を利用したMOFナノシートの合成と機能開拓
１．ポルフィリンを有するMOFナノシート
　1.1 気水界面におけるMOFナノシートの形成とその場X線回折測定
　1.2 気水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
　1.3 分子種の変更によるMOFナノシートの構造制御
２．トリフェニレン誘導体を有する導電性MOFナノシート
　2.1 気水界面におけるナノシート合成
　2.2 フレームワーク構造の直接観察
　2.3 高い電気伝導と光透過能
　2.4 放射光を用いたナノシートの構造評価と高い電気伝導実現の理由

第４節　液晶を反応場とするMOFナノシートの合成とその特性
１．TRAP法
２．MOFナノシートの合成
　2.1 二次元反応場によるMOFナノシート合成とゲート開口圧の向上
　2.2 親水性TRAPで合成されたZIF-8ナノシート

第５節　シアノ架橋型配位ネットワークの異方性設計と構造特性
１．二次元シート積層体の系統的な合成
　1.1 異方的な熱膨張挙動
　1.2 機械的性質
　1.3 二次元ホフマン型シートから四配位鉄二価構造体への変換

◇第３章　吸着、分離プロセスへの応用技術とそのメカニズム◇

第１節　ゲート吸着型多孔性配位高分子の構造、特性とCO2分離への応用
１．ゲート現象の発見
　1.1 多様なゲート型吸着等温線
　1.2 ガス分離におけるゲート型PCP/MOFの利点
２．ゲート現象の基本メカニズム
３．ゲート型PCPの合成
４．ゲート型PCPの耐久性
５．ゲート型PCP/MOFの実例
　5.1 カゴメ型PCP/MOFのゲート現象
　5.2 ELM型PCP/MOFのゲート現象
　5.3 多様なELM型PCP/MOF
　5.4 ELM-11, ELM-12, ELM-13の窒素吸着等温線（77 K）
　5.5 ELM型PCP/MOFのCO2吸着特性
６．ゲート現象の応用
　6.1 ゲート現象の多様な応用
　6.2 ELM-11を利用したCO2の高効率分離と実用化検討

第２節　ゲート型MOFを用いたCO2吸着分離プロセスとその可能性
１．自己熱補償能
　1.1 ゲート吸着の熱力学
　1.2 ELM-11の自己熱補償能評価
２．吸着速度
３．従来材料との吸着性能比較
　3.1 等温過程における吸着性能評価
　3.2 断熱過程における吸着性能評価
４．ゲート型MOFを用いたPSAプロセス
　4.1 Slipping-off問題とその解決策
　4.2 PSAプロセス性能の試算
５．ゲート型MOFの賦形と微粉化・緩慢化現象
６．ゲート型吸着等温線の理論式
７．構造転移速度のモデル化

第３節　超臨界流体法を用いたイオン液体含浸MOFの作製
１．研究背景
２．実験
　2.1 実験試料
　2.2 実験方法
　2.3 分析方法
３．実験結果
　3.1 電子顕微鏡像
　3.2 N2吸着法による細孔構造の評価
　3.3 助溶媒濃度の影響
　3.4 含浸温度の影響

第４節　多孔性配位高分子に取り込まれた気体分子のNMR解析
１．吸着ガス分子の固体NMR測定手法
　1.1 測定法の基本
　1.2 試料管の準備方法
２．吸着サイトと相互作用の解析
３．CO2の運動モードと拡散運動の解析
　3.1 CSA解析による配向運動と首振り挙動パターンの定量解析
　3.2 交換NMR、PFG NMR、緩和時間解析による並進拡散運動の解析
４．H2・CH4・NH3などの他の吸着分子のNMR解析
　4.1 水素、もしくは重水素ガス
　4.2 メタンガス
　4.3 アンモニアガス

第５節　プルシアンブルー型多孔性配位高分子の設計とアンモニア吸着への応用
１．プルシアンブルーの構造と吸着材としての活用
２．アンモニア対策への社会的需要
３．アンモニア吸着材としてのプルシアンブルー
４．畜舎における悪臭対策
５．悪臭からの固体肥料生成
６．加熱を用いないアンモニア脱離と重炭安としての回収方法
７．まとめと今後の展開

第６節　溶液法によるMOF薄膜デバイスの作製と化学センサ応用
１．MOFの薄膜作製方法
　1.1 ex-situ法
　1.2 in-situ法
　　1.2.1 直接法
　　1.2.2 交互積層 (LbL) 法
２．掃引塗布法

第７節　意図的な欠損をもたせたMOFの合成・評価・応用事例とPFAS吸着特性の紹介
１．欠損をもつMOFの合成・評価・応用事例
　1.1 欠損をもつMOF
　1.2 UiO-66の欠損形態
　1.3 欠損をもつUiO-66の合成
　1.4 欠損の評価方法
　1.4 応用事例
２．PFAS吸着剤への応用
　2.1 欠損形態の異なるUiO-66の合成
　2.2 PFAS吸着特性評価
３．今後の展望

第８節　イミダゾール基を有するパリレン薄膜とMOFの複合化と膜性能評価
１．水ストレス解決のための膜処理
２．ナノ空隙利用した選択分離
３．パリレン薄膜
４．パリレン薄膜を用いた水透過膜
５．イミダゾール基を持つパリレン薄膜
６．ZIFとの複合化

第９節　金属有機構造体を用いたバイオマス由来糖化合物共存水溶液中における芳香族化合物の選択吸着・分離技術
１．バイオエタノールの製造とその課題
２．金属有機構造体（MOF）を用いた芳香族化合物の選択吸着
　2.1 芳香族ドメインサイズが単糖類および芳香族化合物の吸着に与える影響
　2.2 NU-1000によるフラン類の選択吸着
　2.3 NU-1000によるフェノール類の選択吸着

第１０節　構造柔軟性を持つ金属有機構造体の液相におけるアルコール吸着挙動
１．柔軟なMOFの液相におけるアルコール吸着挙動
　1.1 柔軟なLn-MOFの合成
　1.2 柔軟なLn-MOFの結晶構造
　1.3 鋳型分子除去による構造変化
　1.4 液相におけるアルコール吸着挙動

◇第４章　電池、エネルギー、触媒への応用技術◇

第１節　MOFを前駆体としたマクロポーラスカーボンの作製とリチウム空気電池への応用
１．Co、Cu含有マクロポーラスZIFを前駆体とした炭素系触媒材料
　1.1 炭素系触媒材料の合成
　1.2 合成した炭素系材料の特性
　1.3 合成した炭素系材料を正極材に用いたLi空気電池の特性

第２節　金属有機構造体を用いたナトリウムイオン電池の特性と反応機構
１．ポストリチウムイオン電池
　1.1 リチウムイオン電池の課題
　1.2 ナトリウムイオン電池
２．有機二次電池
　2.1 酸化還元活性な有機電極材料
　2.2 金属有機構造体（MOF）
３．MOFを正極活物質とした二次電池開発の一例
　3.1 Azo-MOFを正極活物質としたLIBとSIBの蓄電特性および充放電反応機構
　3.2 TTF-MOFを正極活物質としたLIBとSIBの蓄電特性および充放電反応機構

第３節　金属有機構造体を正極活物質として用いたカルシウムイオン電池の開発
１．背景
　1.1 カルシウムイオン電池の開発における課題
　1.2 金属有機構造体の構造的特徴を活かした電池開発
２．Cu3(HHTP)2を正極活物質としたCIB特性
　2.1 Cu3(HHTP)2の同定
　2.2 Cu3(HHTP)2のCIB特性評価
　2.3 Ca2+挿入脱離機構解明

第４節　プロトン伝導体を導入した金属有機構造体の合成と燃料電池への応用
１．UiO66およびUiO66-Pyの作製とプロトン酸の導入
２．UiO66Py添加PBIハイブリッド膜の作製と評価
３．まとめと今後の展望

第５節　MOFベース燃料電池用電極触媒の開発と高速マイクロ波改質
１．Fe-N-C触媒の合成
　1.1 MOF熱分解法の概要
　1.2 Fe?Nxサイトの形成メカニズム
２．電極触媒の速度論に基づく材料設計
　2.1 ORRメカニズム
　2.2 電流密度のモデル式とORRの反応速度式
　2.3 材料設計の指針と高性能化への取り組み
　　2.3.1 Fe-N-C触媒の活性サイトの定量とサイト構造の解明
　　2.3.2 細孔の構造と親疎水性
３．実用化への課題
　3.1 触媒の活性劣化抑制の取り組み
　3.2 マイクロ波加熱を用いたFe-N-C触媒改質処理

第６節　欠陥導入や疎水化を施したMOF光触媒による過酸化水素生成
１．構造欠陥を導入したMOF光触媒を用いた過酸化水素生成
２．有機修飾により疎水化したMOF光触媒を用いた過酸化水素生成
３．疎水性MOF光触媒を用いた二相反応システムによる過酸化水素生成

第７節　金属ナノ粒子とMOFの複合化によるエネルギー変換触媒の開発
１．金属ナノ粒子とMOFの複合化手法
２．MOF被覆によるPtナノ結晶のCO酸化活性制御と高い耐久性
　2.1 MOF被覆によるPtナノ粒子のCO酸化活性制御
　2.2 MOF被覆によるPtナノ粒子のシンタリング抑制
　2.3 Ptナノ粒子の水性ガスシフト反応におけるUiO-66の被覆効果
　2.4 Ptナノ粒子の水性ガスシフト反応におけるUiO-66の置換基効果
３．金属/MOF複合触媒の開発とCO2の水素化によるメタノール合成
４．MOFの加熱による金属ナノ粒子/MOF複合体のワンポット合成手法

◇第５章　電子、磁気、光学特性の発現機構とその応用技術◇

第１節　幾何構造によって規定されるMOFの電子物性
１．強等方性格子とライングラフ
　1.1 強等方性
　1.2 ジャイロイド格子
　1.3 ライングラフ
２．ハニカム格子に隠れたスピンフラストレーション
　2.1 Cu3（HHTP）2が示すスピンフラストレーション
　2.2 Cu3(THQ)2の段階的な還元によるスピン格子の変化
３．2成分ハニカム格子が示す磁気異方性
４．ジャイロイド格子が示す光学特性の増強と新しいフラストレーション
　4.1 キラルジャイロイドMOFにおける円偏光発光（CPL）特性の増強
　4.2 キラルジャイロイドMOFが示す磁気的交換相互作用によるフラストレーション

第２節　原子層超伝導体上への表面金属有機構造体の形成
１．実験方法
　1.1 実験結果

第３節　分子の吸脱着で磁化のON?OFFが可能な分子性多孔性材料の開発
１．電解移動型MOFの設計
　1.1 電子ドナーとアクセプターの選択
　1.2 イオン性相図
２．電荷状態の相と相の境界に位置する化合物
　2.1 熱誘起中性―イオン性転移を起こすDA鎖
　2.2 電荷不均一相
３．層状磁性体におけるゲスト誘起磁気相変換の機構
４．ゲスト誘起層内電荷移動
　4.1 ゲスト応答で相転移温度を変える強磁性体
　4.2 ゲスト分子の違いで磁気相を変える
　4.3 格子―ゲストの水素結合がカギとなる電荷移動
　4.4 二酸化炭素による磁石―非磁石変換
５．ホスト?ゲスト間電荷移動
６．層間距離に依存する磁気相変換
７．酸素スピンを感じる層状磁石

第４節　気体吸着による磁気制御の微視的理論
１．背景
２．吸着と磁性を結びつける模型構築とその解析
　2.1 吸着の基本的な模型
　2.2 金属有機構造体[Ru2]2-TCNQのモデルハミルトニアン
　2.3 数値計算
　2.4 結果
　2.5 結果の解釈

第５節　導電性配位高分子の設計と合成およびその評価方法
１．ジチオカルバマト銅錯体を含む配位高分子の設計と合成および電気伝導性の評価
　1.1 ジチオカルバマト銅(II)錯体
　1.2 ジチオカルバマト銅錯体を含む混合原子価配位高分子
　1.3 配位高分子の電気伝導性の評価
２．一次元鎖構造を有する混合原子価配位高分子
　2.1 ジチオカルバマト銅錯体を含む一次元混合原子価配位高分子の合成と結晶構造
　2.2 一次元混合原子価配位高分子の磁気特性と電子状態
　2.3 一次元混合原子価配位高分子の電気伝導性
　2.4 一次元混合原子価配位高分子の色素増感太陽電池への応用

第６節　量子ドット内包MOF複合体の作製と発光強度の向上
１．MOFと量子ドットの共通点
２．MOFの機能性
３．量子ドットの課題
　3.1 表面欠陥問題と安定性
　3.2 集合による発光強度低下
４．MOFとナノ粒子の複合化技術
　4.1 MOF成長法の基礎
　4.2 QDとMOFの直接結合
　4.3 複合化に向けたナノ粒子の表面デザイン
５．QD/MOF複合体の機能
　5.1 MOFによる保護効果
　5.2 IRMOF-3を用いた光捕集アンテナ
　5.3 OF-5を用いた量子ドット集合状態における光学特性の解明
６．理論的解釈
　6.1 エネルギー移動によるPL増強
　6.2 二次元集合したQDの発光輝度低下
７．課題と今後の研究方向

第７節　金属有機構造体を利用した熱潜在性硬化剤の開発
１．ZIF類の合成
２．ZIF類を用いたglycidyl phenyl ether (GPE)とhexahydro-4-methylphthalic anhydride (MHHPA)との反応
３．その他のZIF類を用いたGPE-MHHPAの反応性
４．二官能性エポキシ樹脂2,2-Bis[4-(glycidyloxy)phenyl]propane（DGEBA）を用いた材料評価
　4.1 DGEBA-MHHPAの硬化におけるZIF類の実用性評価
　4.2　DMA測定による硬化樹脂の物性評価

◇第６章　MOFのナノ空間を利用した材料開発◇

第１節　金属有機構造体のナノ空間を利用した高分子の合成と構造制御
１．MOFの空間形状を使った重合制御
　1.1 一次構造の制御
　1.2 ネットワーク構造の制御
　1.3 集合構造の制御
２．MOFを触媒や反応剤として用いた重合制御
　2.1 ルイス酸触媒
　2.2 配位重合触媒
　2.3 酸化還元触媒

第２節　多孔性金属錯体を反応場としたグラフェンナノリボンの精密合成
１．GNRとは
２．MOFを用いたGNRの精密合成法
　2.1 アームチェア型GNR
　2.2 窒素ドープ型GNR
　2.3 最細GNR”ポリアセン”

第３節　超臨界二酸化炭素を用いた多孔性金属錯体の活性化と金属ナノ粒子触媒の合成
１．超臨界流体と金属有機構造体MOF
２．超臨界二酸化炭素によるMOFの活性化（高比表面積化）と複合化
３．MOFの金属ナノ粒子担持触媒の担体としての利用

◇第７章　医療、バイオへの応用技術◇

第１節　噴霧乾燥法による調製した薬物含有シクロデキストリン金属有機構造体の吸入粉末合剤への適用
１．シクロデキストリン金属有機構造体の合成方法
２．シクロデキストリン金属有機構造体を利用した吸入粉末製剤への適用
３．その他の薬物および吸入粉末合剤への適用

第２節　配位不飽和サイトを有する多孔性配位高分子を用いたMRI造影剤の開発
１．MOF CA研究のあらまし
２．1H緩和機構に基づくMOF CAの設計
３．Mn-MOF-74のMRI CAとしての検討
　3.1 Mn-MOF-74の特徴
　3.2 生体適合性の高いMn-MOF-74の合成とキャラクタライズ
　3.3 PEG-Mn-MOF-74の緩和能
　3.4 PEG-Mn-MOF-74によるin vivo MRI