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▶ ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025084688
(43)【公開日】2025-06-03
(54)【発明の名称】収着剤組成物、システム及び方法
(51)【国際特許分類】
B01J 20/22 20060101AFI20250527BHJP
C08G 77/26 20060101ALI20250527BHJP
B01J 20/30 20060101ALI20250527BHJP
【ＦＩ】
B01J20/22 A
C08G77/26
B01J20/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024181461
(22)【出願日】2024-10-17
(31)【優先権主張番号】63/592,783
(32)【優先日】2023-10-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】PCT/US2023/082721
(32)【優先日】2023-12-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】515322297
【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】110002848
【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ドハティ、マーク ディー．
(72)【発明者】
【氏名】リピンスキー、ブライス マーティン
(72)【発明者】
【氏名】オブライエン、マイケル ジョセフ
(72)【発明者】
【氏名】リトルジョン、マシュー エイチ．
(72)【発明者】
【氏名】リウ、ジエ ジェリー
(72)【発明者】
【氏名】カオ、ホンボ
(72)【発明者】
【氏名】シー、シャオレイ
(72)【発明者】
【氏名】カオ、ジンボ
(72)【発明者】
【氏名】ス、ヤーリー
(72)【発明者】
【氏名】ダガル、アニル アール．
(72)【発明者】
【氏名】ムーア、デビッド アール．
(72)【発明者】
【氏名】チャクラボルティ、ソウミヤ
(72)【発明者】
【氏名】ステラ、アルバート エス．
(72)【発明者】
【氏名】ナヤック、モハンダス
(72)【発明者】
【氏名】ガイクワッド、アミット
(72)【発明者】
【氏名】アントニオ、アレクサンドラ
(72)【発明者】
【氏名】ゴスワミ、スバディップ
(72)【発明者】
【氏名】ウッドラフ、デビッド ダブリュー．
(57)【要約】 （修正有）
【課題】アミノシリコーン官能基を有するリガンドで官能化された収着剤、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】官能化収着剤が、収着剤、及びアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドを含んでおり、上記収着剤が３μｍ以下の平均粒子長を有する、官能化収着剤である。前記官能化収着剤が、アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドをさらに含むことが好ましい。収着剤の製造方法は、（Ｉ）収着剤前駆体、結晶成長阻害剤、任意成分としての溶媒及び任意成分としての非溶媒を含む混合物を形成し（ＩＩ）混合物を反応させることを含む。収着剤は３μｍ以下の平均粒子長を有する。
【選択図】図１
【解決手段】官能化収着剤が、収着剤、及びアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドを含んでおり、上記収着剤が３μｍ以下の平均粒子長を有する、官能化収着剤である。前記官能化収着剤が、アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドをさらに含むことが好ましい。収着剤の製造方法は、（Ｉ）収着剤前駆体、結晶成長阻害剤、任意成分としての溶媒及び任意成分としての非溶媒を含む混合物を形成し（ＩＩ）混合物を反応させることを含む。収着剤は３μｍ以下の平均粒子長を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
官能化収着剤であって、当該官能化収着剤が、
収着剤、及び
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンド
を含んでおり、上記収着剤が３μｍ以下の平均粒子長を有する、官能化収着剤。
収着剤、及び
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンド
を含んでおり、上記収着剤が３μｍ以下の平均粒子長を有する、官能化収着剤。
【請求項2】
アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドをさらに含む、請求項１に記載の官能化収着剤。
【請求項3】
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとが、約１０：１～約１：１０の範囲内の比で存在する、請求項２に記載の官能化収着剤。
【請求項4】
当該官能化収着剤が、次の式（Ａ－Ｉ）の官能化ＭＯＦ化合物である、請求項１に記載の官能化収着剤。
ＭｘＬｙＦＡ ａＦＢ ｂ （式Ａ－Ｉ）
式中、
ＭはＭＯＦ金属又は金属含有クラスターであり、
ＬはＭＯＦリンカーであり、
ＦＡはアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドであり、
ＦＢはアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドであり、
ｘは１～６の範囲内の数値であり、
ｙは１～６の範囲内の数値であり、
ａは０超２以下の数値であり、
ｂは０～２の範囲内の数値である。
ＭｘＬｙＦＡ ａＦＢ ｂ （式Ａ－Ｉ）
式中、
ＭはＭＯＦ金属又は金属含有クラスターであり、
ＬはＭＯＦリンカーであり、
ＦＡはアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドであり、
ＦＢはアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドであり、
ｘは１～６の範囲内の数値であり、
ｙは１～６の範囲内の数値であり、
ａは０超２以下の数値であり、
ｂは０～２の範囲内の数値である。
【請求項5】
ＭＯＦ金属又は金属含有クラスターが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、これらのイオン、これらの水和物、これらの塩、これらのハロゲン化物、これらのフッ化物、これらの塩化物、これらの臭化物、これらのヨウ化物、これらの硝酸塩、これらの酢酸塩、これらの硫酸塩、これらのリン酸塩、これらの炭酸塩、これらの酸化物、これらのギ酸塩、これらのカルボン酸塩及びこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む、請求項４に記載の官能化収着剤。
【請求項6】
ＭＯＦリンカーが、ポリトピックリンカー、４，４’－ジヒドロキシ－［１，１’－ビフェニル］－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ）、４，４’－ジオキシドビフェニル－３，３’－ジカルボキシレート（ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４”－ジオキシド－［１，１’：４’，１”－テルフェニル］－３，３”－ジカルボキシレート（ｄｏｔｐｄｃ４－）、２，５－ジオキシドベンゼン－１，４－ジカルボキシレート（ｄｏｂｄｃ４－）、４，６－ジヒドロキシイソフタル酸（ｍ－ｄｏｂｄｃ４－）、３，３’－ジオキシド－ビフェニル－４，４’－ジカルボキシレート（ｐａｒａ－ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ－ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４’－［オキサリルビス（イミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＯＤＡ）、４，４’－［１，４－フェニレンビス－（カルボニルイミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＴＤＡ）、４，４’－ジヒドロキシアゾベンゼン－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ＯＳＡ）、ジカルボン酸塩、テレフタル酸、トリカルボン酸塩、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、アゾレート、テトラアゾレート、１，４－ブタンジカルボン酸、４－オキソピラン－２，６－ジカルボン酸、１，６－ヘキサンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、１，８－ヘプタデカンジカルボン酸、１，９－ヘプタデカンジカルボン酸、ヘプタデカンジカルボン酸、アセチレンジカルボン酸、１，２－ベンゼンジカルボン酸、２，３－ピリジンジカルボン酸、ピリジン－２，３－ジカルボン酸、１，３－ブタジエン－１，４－ジカルボン酸、１，４－ベンゼンジカルボン酸、ｐ－ベンゼンジカルボン酸、イミダゾール－２，４－ジカルボン酸、２－メチルキノリン－３，４－ジカルボン酸、キノリン－２，４－ジカルボン酸、キノキサリン－２，３－ジカルボン酸、６－クロロキノキサリン－２，３－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、キノリン－３，４－ジカルボン酸、７－クロロ－４－ヒドロキシキノリン－２，８－ジカルボン酸、ジイミドジカルボン酸、ピリジン－２，６－ジカルボン酸、２－メチルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、チオフェン－３，４－ジカルボン酸、２－イソプロピルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、テトラヒドロピラン－４，４－ジカルボン酸、ペリレン－３，９－ジカルボン酸、ペリレンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ２００－ジカルボン酸、３，６－ジオキサオクタンジカルボン酸、３，５－シクロヘキサジエン－１，２－ジカルボン酸、オクタンジカルボン酸、ペンタン－３，３－カルボン酸、４，４’－ジアミノ－１，１’－ジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、ベンジジン－３，３’－ジカルボン酸、１，４－ビス－（フェニルアミノ）ベンゼン－２，５－ジカルボン酸、１，１’－ジナフチル－８，８’－ジカルボン酸、７－クロロ－８－メチルキノリン－２，３－ジカルボン酸、１－アニリノアントラキノン－２，４’－ジカルボン酸、ポリテトラヒドロフラン－２５０－ジカルボン酸、１，４－ビス（カルボキシメチル）ピペラジン－２，３－ジカルボン酸、７－クロロキノリン－３，８－ジカルボン酸、１－（４－カルボキシ）フェニル－３－（４－クロロ）フェニルピラゾリン－４，５－ジカルボン酸、１，４，５，６，７，７，－ヘキサクロロ－５－ノルボルネン－２，３－ジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ジカルボン酸、１，４－シクロヘキサンジカルボン酸、ナフタレン－１，８－ジカルボン酸、２－ベンゾイルベンゼン－１，３－ジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ｃｉｓジカルボン酸、２，２’－ビキノリン－４，４’－ジカルボン酸、ピリジン－３，４－ジカルボン酸、３，６，９－トリオキサウンデカンジカルボン酸、ｏ－ヒドロキシベンゾフェノンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ３００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ４００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ６００－ジカルボン酸、ピラゾール－３，４－ジカルボン酸、２，３－ピラジンジカルボン酸、５，６－ジメチル－２，３－ピラジンジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルメタンジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルスルフォンジイミドジカルボン酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸、１，３－アダマンタンジカルボン酸、１，８－ナフタレンジカルボン酸、２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－メトキシ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－ニトロ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－スルホ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、アントラセン－２，３－ジカルボン酸、２’－３’－ジフェニル－ｐ－テルフェニル－４，４”－ジカルボン酸、ジフェニルエーテル－４，４’－ジカルボン酸、イミダゾール－４，５－ジカルボン酸、４（１Ｈ）－オキソチオクロメン－２，８－ジカルボン酸、５－ｔ－ブチル－１，３－ベンゼンジカルボン酸、７，８－キノリンジカルボン酸、４，５－イミダゾールジカルボン酸、４－シクロヘキセン－１，２－ジカルボン酸、ヘキサトリアコンタンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、１，７－ヘプタンジカルボン酸、５－ヒドロキシ－１，３－ベンゼンジカルボン酸、ピラジン－２，３－ジカルボン酸、フラン－２，５－ジカルボン酸、１－ノネン－６，９－ジカルボン酸、エイコセンジカルボン酸、４，４’－ジヒドロキシジフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、１－アミノ－４－メチル－９，１０－ジオキソ－９，１０－ジヒドロアントラセン－２，３－ジカルボン酸、２，５－ピリジンジカルボン酸、シクロヘキセン－２，３－ジカルボン酸、２，９－ジクロロフルオルビン－４，１１－ジカルボン酸、７－クロロ－３－メチルキノリン－６，８－ジカルボン酸、２，４－ジクロロベンゾフェノン－２’，５’－ジカルボン酸、１，３－ベンゼンジカルボン酸、２，６－ピリジンジカルボン酸、１－メチルピロール－３，４－ジカルボン酸、１－ベンジル－１Ｈ－ピロール－３，４－ジカルボン酸、アントラキノン－１，５－ジカルボン酸、３，５－ピラゾールジカルボン酸、２－ニトロベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ヘプタン－１，７－ジカルボン酸、シクロブタン－１，１－ジカルボン酸、１，１４－テトラデカンジカルボン酸、５，６－デヒドロノルボルナン－２，３－ジカルボン酸、５－エチル－２，３－ピリジンジカルボン酸、２－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、７－クロロ－２，３，８－キノリントリカルボン酸、１，２，４－ベンゼントリカルボン酸、１，２，４－ブタントリカルボン酸、２－ホスホノ－１，２，４－ブタントリカルボン酸、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、１－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、４，５－ジヒドロ－４，５－ジオキソ－１Ｈ－ピロロ［２，３－Ｆ］キノリン－２，７，９－トリカルボン酸、５－アセチル－３－アミノ－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、３－アミノ－５－ベンゾイル－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、１，２，３－プロパントリカルボン酸、アウリントリカルボン酸、１，１－ジオキシド－ペリロ［１，１２－ＢＣＤ］チオフェン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレンテトラカルボン酸、ペリレン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレン－１，１２－スルフォン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、メソ－１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、デカン－２，４，６，８－テトラカルボン酸、１，４，７，１０，１３，１６－ヘキサオキサシクロオクタデカン－２，３，１１，１２－テトラカルボン酸、１，２，４，５－ベンゼンテトラカルボン酸、１，２，１１，１２－ドデカンテトラカルボン酸、１，２，５，６－ヘキサンテトラカルボン酸、１，２，７，８－オクタンテトラカルボン酸、１，４，５，８－ナフタレンテトラカルボン酸、１，２，９，１０－デカンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’－ベンゾフェノンテトラカルボン酸、テトラヒドロフランテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロペンタン－１，２，３，４－テトラカルボン酸、ポリトピックリンカー、ジトピックリンカー、トリトピックリンカー、テトラトピックリンカー、ペンタトピックリンカー、ヘキサトピックリンカー、ヘプタトピックリンカー、オクタトピックリンカー、混合リンカー、非対称リンカー、メタロリンカー、Ｎ－複素環式リンカー、これらのプロトン化形、部分又は完全脱プロトン化形並びにこれらの組合せからなる群から選択されるリンカーを含む、請求項４に記載の官能化収着剤。
【請求項7】
前記収着剤が０．２超のアスペクト比を有する、請求項１に記載の官能化収着剤。
【請求項8】
前記収着剤が１μｍ未満の平均粒子長を有する、請求項１に記載の官能化収着剤。
【請求項9】
前記アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドが、以下の式（Ａ－ＩＩ）、式（Ａ－ＩＩＩ）、式（Ａ－ＩＶ）、式（Ａ－Ｖ）、式（Ａ－ＶＩ）又は式（Ａ－ＶＩＩ）のアミノ置換シロキサンである、請求項１に記載の官能化収着剤。
式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１３、Ｒ１４及びＲ１８は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ５、Ｒ６、Ｒ１１、Ｒ１５及びＲ１７は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル及びＣ６アルキルからなる群から選択され、
Ｒ７、Ｒ８、Ｒ１２及びＲ１６は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル及び次の式（Ａ－ＶＩＩＩ）の置換基からなる群から選択され、
式中、
波形の結合は式（Ａ－ＩＩ）又は式（Ａ－ＩＩＩ）又は式（Ａ－ＩＶ）又は式（Ａ－Ｖ）又は式（Ａ－ＶＩ）又は式（Ａ－ＶＩＩ）との結合位置を示し、
Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３及びＲ２４は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ２５及びＲ２６は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル及び置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキルからなる群から選択されるか、或いはＲ２５及びＲ２６が一緒にヘテロシクロアルキル又はヘテロアリールからなる群から選択される単環を形成し、
Ｒ２７、Ｒ２８及びＲ２９は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、エーテル、－ＯＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－及び－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－からなる群から選択され、
Ｒ３０は水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル及びヘテロアリールからなる群から選択され、
ｊは０～２０の整数であり、
ｋは０～２０の整数であり、
ｍは０～２０の整数であり、
ｎは０～２０の整数である。
【化1】
【化2】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１３、Ｒ１４及びＲ１８は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ５、Ｒ６、Ｒ１１、Ｒ１５及びＲ１７は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル及びＣ６アルキルからなる群から選択され、
Ｒ７、Ｒ８、Ｒ１２及びＲ１６は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル及び次の式（Ａ－ＶＩＩＩ）の置換基からなる群から選択され、
【化3】
波形の結合は式（Ａ－ＩＩ）又は式（Ａ－ＩＩＩ）又は式（Ａ－ＩＶ）又は式（Ａ－Ｖ）又は式（Ａ－ＶＩ）又は式（Ａ－ＶＩＩ）との結合位置を示し、
Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３及びＲ２４は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ２５及びＲ２６は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル及び置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキルからなる群から選択されるか、或いはＲ２５及びＲ２６が一緒にヘテロシクロアルキル又はヘテロアリールからなる群から選択される単環を形成し、
Ｒ２７、Ｒ２８及びＲ２９は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、エーテル、－ＯＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－及び－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－からなる群から選択され、
Ｒ３０は水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル及びヘテロアリールからなる群から選択され、
ｊは０～２０の整数であり、
ｋは０～２０の整数であり、
ｍは０～２０の整数であり、
ｎは０～２０の整数である。
【請求項10】
１以上の官能化リガンドが以下に示すものからなる群から選択されるアミノシリコーン基を含んでいる、請求項１に記載の官能化収着剤。
【化4】
【化5】
【化6】
【化7】
【化8】
【化9】
【化10】
【請求項11】
請求項１に記載の官能化収着剤を含む収着剤系。
【請求項12】
収着剤の製造方法であって、当該方法が、
（Ｉ）収着剤前駆体、結晶成長阻害剤、任意成分としての溶媒、及び任意成分としての非溶媒を含む混合物を形成すること、及び
（ＩＩ）上記混合物を反応させること
を含んでおり、上記収着剤が３μｍ以下の平均粒子長を有する、方法。
（Ｉ）収着剤前駆体、結晶成長阻害剤、任意成分としての溶媒、及び任意成分としての非溶媒を含む混合物を形成すること、及び
（ＩＩ）上記混合物を反応させること
を含んでおり、上記収着剤が３μｍ以下の平均粒子長を有する、方法。
【請求項13】
前記収着剤前駆体がＭＯＦリンカー及びＭＯＦ金属又は金属含有クラスターを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記溶媒が水性溶媒を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
前記結晶成長阻害剤が、サリチル酸、４－フルオロサリチル酸、４，４’－ビフェノール、２，２’－ビピリジン－５，５’－ジカルボン酸（ＢＰＹＤＣ）、２，２’－ビピリジン－５，５’－ジメタノール（ＢＰＹＤＭ）、安息香酸類、ビフェノール類、ビピリジン類及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、アミノシリコーン官能基を有するリガンドで官能化された収着剤、その製造方法並びにその使用方法に関する。本開示は、一般に、アミノアルキル置換ジシロキサンの製造方法並びに該方法で製造されるアミノアルキル置換ジシロキサンにも関する。本開示は、一般に、捕集系、特に水管理及び官能化収着剤を用いた吸着剤ベッドによる二酸化炭素ガスの吸着及び脱着の至適化に資する捕集系にも関する。本開示は、一般に燃焼後又は直接空気炭素捕集系のモデリング、特に燃焼後又は直接空気炭素捕集系における新規収着剤（特に有機金属構造体）の予測性能をモデリングするためのシステム及び方法並びにモデリングによって決定された炭素捕集性能値に基づいて１種以上の有望な収着剤を用いて燃焼後又は直接空気炭素捕集系を運転するためのシステム及び方法にも関する。
【背景技術】
【0002】
固体収着剤は多種多様な用途に有用である。例えば、これらは、特に炭素捕集収着剤系、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）のポイントソース燃焼後炭素捕集（ＰＣＣ：post-combustion carbon capture）及び直接空気捕集（ＤＡＣ：direct air capture）での使用に有用である。炭素捕集に用いられる固体収着剤は、従来の液体アミン系ＣＯ２捕集プロセスに代わる、有望で技術的経済的に優れた代替技術を提供する。例えば、固体収着剤は、活性液体アミンに比べて、吸着容量に優れ、再生エネルギー要件が低く、系の複雑さ並びに環境及び安全性リスクが低い傾向がある。
【0003】
収着剤材料には、それらの吸着メカニズムに基づいて、２つのタイプがある。第１のタイプの物理収着剤は、ＣＯ２及びＨ２Ｏのような気体種を吸収するのに、非共有相互作用（例えばファンデルワールス相互作用、双極子－双極子相互作用など）に依拠する。物理収着剤の例としては、活性炭、ゼオライト及び有機金属構造体（ＭＯＦ）が挙げられる。第２のタイプの化学収着剤は、可逆的化学反応並びにカルバミン酸アンモニウム、カルバミン酸、炭酸アンモニウム及び／又は炭酸水素アンモニウムの形成を通してＣＯ２を吸着する。化学収着剤の具体例としては、アミン官能化シリカ粒子、アミン官能化ポリマー及び樹脂、アミン官能化有機金属構造体（ＭＯＦ）及びアミン官能化共有結合性有機構造体（ＣＯＦ）が挙げられる。
【0004】
化学結合の結果、化学収着剤材料は、Ｎ２、メタン及びＣＯのような干渉性化学種に対して、物理収着剤材料に比べて概してＣＯ２吸着の選択性に優れる。しかし、化学収着剤系の有効性は、化学吸着を行う官能化分子の組成性状及び官能化プロセスによって制限される。そこで、高容量及び速い反応速度でＣＯ２を選択的に吸収する化学的及び熱的に安定な分子種を含む官能化収着剤が必要とされている。
【0005】
これに関して、少なくとも幾つかの公知の産業及び発電プロセスでは、ＣＯ２のような形態の汚染物質を含むガス流を生じるおそれがある。そこで、排気流を大気中に放出する前にガス流から汚染物質を除去しておくために捕集系を用いることがある。例えば、ＣＯ２を捕集して地下に貯留し、大気中に放出されるＣＯ２の量を減らすために、炭素捕集系を用いることがある。
【0006】
少なくとも幾つかの公知の炭素捕集系では、ＣＯ２を捕集及び放出するための吸着剤ベッドを使用することがある。幾つかの公知の系では、系の吸着容量及び効率を向上させるため、液体アミン系ＣＯ２捕集プロセスを用いる他の公知の系とは対照的に、固体収着剤材料を吸着剤ベッドと共に使用してＣＯ２の吸着及び脱着を高めることができる。しかし、化学収着剤系の有効性は官能化並びに運転条件の詳細によって制限されることが多々ある。
【0007】
ＣＯ２捕集量の増加を図るため、少なくとも幾つかの公知の炭素捕集系では、ＣＯ２捕集効率を高めるための水を用いる。例えば、炭素捕集系はＣＯ２吸着性能を高めるため湿性条件を使用することがある。しかし、Ｈ２Ｏの吸着量が多すぎると、Ｈ２Ｏ分子の干渉によって、吸着剤ベッドに使用される化学収着剤材料のＣＯ２吸着容量が低減してしまうことがある。そこで、二酸化炭素の吸着及び脱着の効率及び生産性を至適化するため水の存在下で官能化化学収着剤を使用する捕集系が必要とされている。
【0008】
これに関して、アミノアルキル置換ジシロキサンが多種多様な用途に有用である。例えば、これらは炭素捕集系又はアミノシリコーン系製品に特に有用である。
【0009】
置換ジシロキサンは複数の公知の反応を介して生産されることが多い。しかし、公知の反応は範囲が限られていることがあり、アミノアルキル置換ジシロキサンの生産には有効でないことがある。例えば、中国出願公開第１０２６７５５９６号に記載されたプロセスで用いる反応経路は、環状生成物を優先的に生成する副反応のため、アミノアルキル置換ジシロキサンには適していない。同様に、中国出願公開第１０２３５１８９３号に記載されたプロセスでは、出発物質は１つの化合物にしか加水分解できない。さらに、Ｌｉ， ｅｔ ａｌ．， Ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ， ２０１２， ５４５， ７５に記載されているような幾つかのプロセスは、多段階反応経路及び中間精製ステップを必要とし、比較的多数の反応ステップが必要とされることがあり、及び／又は全体的収率を低下させ、プロセスのコスト及び複雑さを増すおそれがある。
【0010】
このように、アミノアルキル置換ジシロキサンを製造する機会は限られている。そこで、アミノアルキル置換ジシロキサンの簡単な製造方法が必要とされている。
【0011】
これに関して、幾つかの発電プラントは、発生した廃ガス（煙道ガス）から二酸化炭素（ＣＯ２）を捕集するように構成された燃焼後炭素捕集系を含んでいることがある。ＰＣＣ系は、例えば石炭燃焼システム、ガスタービン及び／又はボイラーを含む発電プラントで発生した廃ガスからＣＯ２を捕集するのに用いられる。ある種のＰＣＣ系は炭素捕集を促進するため有機金属構造体を用いる。有機金属構造体は通例無機金属成分（二次構造単位（ＳＢＵ）と呼ばれる）と有機成分（リンカーと呼ばれる）の２種類の主成分を含んでいる。多種多様なＭＯＦが開発されており、それらの捕集容量（例えばある特定のＭＯＦがＣＯ２捕集にどの程度有効であるかの指標）について試験されている。しかし、ＭＯＦに用いることのできる金属とリンカーと他の官能基との組合せは潜在的に何百万も存在しており、成分の可能な組合せの各々について実世界で創製し研究することは経済的に難しい。
【0012】
本開示は、これらの関連するニーズに別個にかつまとめて対処する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】中国出願公開第１０２６７５５９６号
【特許文献2】中国出願公開第１０２３５１８９３号
【非特許文献】
【0014】
【非特許文献1】Ｌｉ， ｅｔ ａｌ．， Ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ， ２０１２， ５４５， ７５
【発明の概要】
【0015】
一態様では、官能化収着剤を提供する。官能化収着剤は、収着剤と、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとを含む。収着剤は３μｍ以下の平均粒子長を有する。
【0016】
別の態様では、収着剤の製造方法を提供する。本方法は、（Ｉ）収着剤前駆体、結晶成長阻害剤、任意成分としての溶媒及び任意成分としての非溶媒を含む混合物を形成し（ＩＩ）混合物を反応させることを含む。収着剤は３μｍ以下の平均粒子長を有する。
【0017】
別の態様では、１種以上のガスを捕集する方法を提供する。本方法は、（Ｉ）１種以上のガスを含むガス源を官能化収着剤で受けるステップであって、官能化収着剤が、収着剤と、アミノシリコーン基を含む１種以上の官能化リガンドとを含む、ステップ、及び（ＩＩ）１種以上のガスのある量を官能化収着剤で捕集するステップを含む。収着剤は３μｍ以下の平均粒子長を有する。
【0018】
別の態様では、１種以上のガスを回収する方法を提供する。本方法は、（Ｉ）１種以上のガスを含むガス源を官能化収着剤で受けるステップであって、官能化収着剤が、収着剤と、アミノシリコーン基を含む１種以上の官能化リガンドとを含む、ステップ、（ＩＩ）１種以上のガスのある量を官能化収着剤で捕集するステップ、及び（ＩＩＩ）１種以上のガスを官能化収着剤から放出させるステップを含む。収着剤は３μｍ以下の平均粒子長を有する。
【図面の簡単な説明】
【0019】
本開示の上記その他の特徴、態様及び利点については、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができよう。図面を通して、同様の符号は同様の部材を表す。
【図1】本開示によるＣＯ２の捕集に使用し得る例示的な捕集系の概略図。
【図2】本開示によるＣＯ２の捕集に使用し得る別の捕集系の概略図。
【図5】ＡＥＡＭ、スペルミジン、第１のハイブリッドアミン（ハイブリッド化合物１、スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）又は第２のハイブリッドアミン（ハイブリッド化合物２、スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．３２：０．４６）で官能化した収着剤の例示的な潜在的Ｈ２Ｏ吸着容量を本開示に従って動的水分収着（ＤＶＳ）重量測定法を用いて２５℃で測定した図。
【図6】第１のハイブリッドアミン（ハイブリッド化合物１、スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）で官能化した収着剤の例示的な潜在的Ｈ２Ｏ吸着容量を、本開示に従ってＤＶＳ重量測定法を用いて様々な温度でのＨ２Ｏ分圧の関数として示す図。
【図7】第１のハイブリッドアミン（ハイブリッド化合物１、スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）で官能化した収着剤の例示的な潜在的Ｈ２Ｏ吸着容量を、本開示に従ってＤＶＳ重量測定法を用いて様々な温度での相対湿度の関数として示す図。
【図8】第１のハイブリッドアミン（ハイブリッド化合物１、スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）で官能化した収着剤の例示的な潜在的ＣＯ２及びＨ２Ｏ吸着容量を、本開示に従ってＤＶＳ重量測定法を用いて４０℃での相対湿度の関数として示す図。
【図9】第１のハイブリッドアミン（ハイブリッド化合物１、スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）で官能化した収着剤の例示的な潜在的ＣＯ２吸着容量を、本開示に従ってＤＶＳ重量測定法を用いて様々な温度での水圧の関数として示す図。
【図10】第１のハイブリッドアミン（ハイブリッド化合物１、スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）で官能化した収着剤の例示的な潜在的Ｈ２Ｏ吸着容量を、本開示に従ってＤＶＳ重量測定法を用いて様々な温度での水圧の関数として示す図。
【図11】第１のハイブリッドアミン（ハイブリッド化合物１、スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）で官能化した収着剤の例示的な潜在的ＣＯ２吸着容量を、本開示に従ってＤＶＳ重量測定法を用いて様々な温度での相対湿度の関数として示す図。
【図12A】第１のハイブリッドアミン（ハイブリッド化合物１、スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）で官能化した収着剤の例示的な潜在的ＣＯ２吸着等温線を、ＤＶＳ重量測定法を用いて４０℃で乾燥ＣＯ２及び相対湿度３０％の湿性ＣＯ２に対して測定した図。
【図12B】ハイブリッド化合物３（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６９：０．２３）で官能化した収着剤の例示的なＣＯ２吸着及びＨ２Ｏ等温線を、本開示に従って個別のＣＯ２及びＨ２Ｏセンサーを備える破過試験装置を用いて２５℃及び４００ｐｐｍｖ ＣＯ２濃度で乾燥ＣＯ２及び様々な相対湿度の湿性ＣＯ２に対して測定した図。
【図13】本開示に係る例示的な方法のフローチャート。
【図14】本開示によって、石炭火力発電プラントの排気ガスから二酸化炭素（ＣＯ２）を捕集する際にある特定のＭＯＦがどの程度の性能を発揮するかを予測するのに使用できる例示的なＰＣＣモデリングシステムを示す図。
【図15】本開示による、平衡条件下で測定した合成粉体から動的条件下で測定した基材上の最終フィルムコーティングに移行したときの例示的収着剤（例えばＭＯＦ）でのＣＯ２吸着生産性の低下を示すグラフ。
【図16A】本開示に係る燃焼後炭素捕集系における有望な収着剤の予測性能を分析するための例示的な方法を示すフローチャート。
【図16B】本開示に係る燃焼後炭素捕集系における有望な収着剤の予測性能を分析するための例示的な方法を示すフローチャート。
【図16C】本開示に係る燃焼後炭素捕集系における有望な収着剤の予測性能を分析するための例示的な方法を示すフローチャート。
【図17】本開示に係る相関行列の例を示す図。
【図18】本開示に係るＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）１（ＩＰＡ）１．９２の１Ｈ ＮＭＲ分析を示す図。
【図19】本開示に従って製造した例示的ＭＯＦ－２７４（試料ＩＤ＃Ａ２１１１）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像。
【図20】本開示に従って結晶成長阻害剤としてサリチル酸（左）及びフルオロ－サリチル酸（右）を用いて製造した例示的ＭＯＦ－２７４のＳＥＭ画像。
【図21】本開示に従って結晶成長阻害剤として４，４’－ビフェノールを矢印に示す４，４’－ビフェノール：Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ投入モル比で用いて製造した例示的ＭＯＦ－２７４の粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）スペクトル。
【図22】本開示による、９．２４重量％の４，４’－ビフェノールを投入せずに（左）及び投入して（右）製造した例示的ＭＯＦ－２７４のＳＥＭ画像。
【図23】本開示に従って結晶成長阻害剤として２，２’－ビピリジン－５，５’－ジカルボン酸（ＢＰＹＤＣ）を各ライン上に示すＢＰＹＤＣ：Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ投入モル比で用いて製造した例示的ＭＯＦ－２７４の粉末ＸＲＤスペクトル。
【図24】本開示に従って結晶成長阻害剤としてＢＰＹＤＣ（投入量０．１３重量％、２．２９重量％及び２４．７８重量％）を用いて製造した例示的ＭＯＦ－２７４のＳＥＭ画像。
【図25】結晶成長阻害剤２，２’－ビピリジン－５，５’－ジメタノール（ＢＰＹＤＭ）並びにＢＰＹＤＭを各ライン上に示すＢＰＹＤＭ：Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ投入モル比で用いて製造したＭＯＦ－２７４の粉末ＸＲＤスペクトル。
【図26】本開示に従って結晶成長阻害剤としてＢＰＹＤＭ（投入量１．１７重量％、３．４３重量％及び６．８０重量％）を用いて製造した例示的ＭＯＦ－２７４のＳＥＭ画像。
【図27】本開示によるスペルミン及び例示的なアミノシリコーンの化学構造を示す図。
【図28】慣用法で合成したＭＯＦ－２７４（ＩＤ＃Ａ２１）を用いた比較例の収着剤（ＧＥ１１５－Ａ２５９）（比較例３）のＳＥＭ画像。
【図29】本開示に従って乳鉢ですりつぶしたＭＯＦ－２７４（ＩＤ＃Ａ２１）を含む実施例の収着剤（ＧＥ１１５－Ａ２７２）（実施例４）のＳＥＭ画像。
【図30】本開示に従って機械的に粉砕したＭＯＦ－２７４を含む実施例の収着剤（ＧＥ１１５－Ａ２７９）（実施例５）のＳＥＭ画像。
【図31】本開示に従って、純スペルミン、純ＡＰＡＰ及び各種比率の混合物を含む収着剤のＣＯ２吸収量を、スペルミン担持量の関数として、破過試験装置を用いて２５℃、５０％ＲＨ及び４００ｐｐｍｖ ＣＯ２で測定したグラフ。
【図32】本開示に従って、純スペルミン、純ＡＰＡＰ及び各種比率の混合物を含む収着剤のＣＯ２吸収量を、スペルミン担持量の関数として、ＤＶＳ重量測定法を用いて１２０℃、１００ｍｂａｒ ＣＯ２分圧で測定したグラフ。
【図33】本開示に従って、純スペルミン、純ＡＰＡＰ及び各種比率の混合物を含む収着剤のＣＯ２吸収量作業容量を、スペルミン担持量の関数として示すグラフ。
【図34】本開示技術に係る例示的な方法のフローチャート。
【図35】本開示技術に係る例示的な方法のフローチャート。
【図36】本開示技術に係る例示的な方法のフローチャート。
【図37】本開示技術に係る例示的な方法のフローチャート。
【0020】
別途記載されていない限り、本願に添付した図面は、本開示技術の実施形態の特徴を例示するものである。これらの特徴は、本開示技術の１以上の実施形態を包含する多種多様なシステムに適用できると思料される。そのため、図面は、本明細書で開示する実施形態の実施に必要とされる当業者に公知の慣用的特徴をすべて含んでいるわけではない。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本開示の複数の実施形態は、組成の実施形態、系の実施形態及び方法の実施形態の様々な組合せを含め、どのように組合せてもよい。便宜上見出しを設けるが、本開示の実施形態を分離又は限定するものではない。従って、以下の実施形態は例示にすぎず、本開示を限定するものではない。
【0022】
官能化収着剤及び水管理を用いる二酸化炭素捕集系
一態様では、二酸化炭素を捕集するための捕集系を提供する。本捕集系は、１以上の吸着モジュール及び官能化収着剤を含む吸着剤ベッドを含んでおり、１以上の吸着モジュールは、ガス流を受け取り、官能化収着剤によってガス流から二酸化炭素を吸着し、かつガス流を排出するように配向している。本補修系は、１以上の吸着モジュールの温度及び相対湿度の動的制御に用いるための接触器と、吸着剤ベッドに捕集される二酸化炭素の量を増大させるために官能化収着剤に基づいて温度及び相対湿度を調整するように構成されたコントローラーとをさらに含んでいる。
一態様では、二酸化炭素を捕集するための捕集系を提供する。本捕集系は、１以上の吸着モジュール及び官能化収着剤を含む吸着剤ベッドを含んでおり、１以上の吸着モジュールは、ガス流を受け取り、官能化収着剤によってガス流から二酸化炭素を吸着し、かつガス流を排出するように配向している。本補修系は、１以上の吸着モジュールの温度及び相対湿度の動的制御に用いるための接触器と、吸着剤ベッドに捕集される二酸化炭素の量を増大させるために官能化収着剤に基づいて温度及び相対湿度を調整するように構成されたコントローラーとをさらに含んでいる。
【0023】
本願に記載の実施形態は、吸着剤ベッドによる二酸化炭素の吸着及び脱着の至適化に資するため水の存在下で官能化化学収着剤を用いる系に関する。本願に記載の系の利点としては、少なくとも（ｉ）吸着剤ベッドの温度変化の利用による二酸化炭素の吸着及び脱着の効率及び性能の向上、（ｉｉ）吸着剤ベッドでの官能化収着剤の利用による二酸化炭素の吸着及び脱着の効率及び性能の向上、（ｉｉｉ）吸着剤ベッドでの水分相対湿度の変化の利用による二酸化炭素の吸着及び脱着の効率及び性能の向上、並びに（ｉｖ）１以上の吸着モジュール内の官能化収着剤に基づく吸着ベッド内の１以上の吸着モジュール内の温度及び水分相対湿度の調整による捕集系の性能の向上が挙げられる。
【0024】
図１は、吸着剤ベッド１０２を用いたＣＯ２の回収に使用し得る例示的な捕集系１００の概略図である。例示的な実施形態では、吸着剤ベッド１０２は１以上の吸着モジュール１０４を含む。さらに具体的には、例示的な実施形態では、吸着剤ベッド１０２は４個の吸着モジュール１０４ａ～ｄを含む。幾つかの実施形態では、捕集系１００は、４個超又は４個未満の吸着モジュール１０４を含んでいてもよい。さらに、例示的な実施形態では、吸着剤ベッド１０２は入口１０６及び出口１０８を含む。入口１０６及び出口１０８は、運転中に、入口１０６から入ったガス流１１０が直列の各吸着モジュール１０４を通って出口１０８に向かって送られるように配向している。ガス流１１０が各吸着モジュール１０４を通って流れる際に、吸着剤ベッド１０２はガス流１１０からＣＯ２を捕集し、出口１０８から排気流１１２が排出される。
【0025】
吸着モジュール１０４は、ＣＯ２及びＨ２Ｏのような、ガス流１１０の特定の成分を優先的に捕集するための固体収着剤を含むことができる。例示的な実施形態では、吸着モジュール１０４は、収着剤と、限定されるものではないが、吸着剤ベッド１０２のＣＯ２捕集容量及び生産性の向上に資するアミノシリコーン基のような、１種以上のアミン基を含む官能化リガンドとを含む官能化収着剤１１４を含む。一般に、官能化収着剤１１４は、本願に記載の系に資する当技術分野で公知の形態とすることができる。例えば、官能化収着剤１１４は、粉体、バインダーと混合した複合材、フィルム又はコーティング、充填ベッド及び／又はカラムの形態とすることができる。
【0026】
例示的な実施形態では、入口１０６に入った後、ガス流１１０は吸着モジュール１０４の第１のモジュール１０４ａを通して導かれる。各々の吸着モジュール１０４は、ガス流１１０に含まれるＣＯ２を吸着するための官能化収着剤１１４を含んでいる。幾つかの実施形態では、官能化収着剤１１４は各吸着モジュール１０４で同一であってもよい。別の実施形態では、官能化収着剤１１４は１以上の吸着モジュール１０４で変更してもよい。
【0027】
一般に、ガス流１１０は、本願に記載の系に資する当技術分野で公知の適切なガスとすることができる。例えば、ガス流１１０は、空気、煙道ガス、燃焼後のガス、天然ガス、及び／又はこれらの組合せとすることができる。例示的な実施形態では、ガス流１１０はＣＯ２及びＨ２Ｏを含む。幾つかの実施形態では、ＣＯ２は、ガス流１１０中に約１体積％～約１０体積％の範囲内で存在し得る。別の実施形態では、ＣＯ２はガス流１１０中に１体積％未満の量、例えば約３００～５００ｐｐｍ未満の体積で存在し得る。さらに別の実施形態では、ＣＯ２はガス流１１０中に１０体積％超の量で存在し得る。幾つかの実施形態では、Ｈ２Ｏはガス流中に約０．０１体積％～約２０体積％の範囲内で存在し得る。別の実施形態では、Ｈ２Ｏは、ガス流１１０中に７体積％未満の量、例えば高温多湿の夏期の空気中のように約２体積％～７体積％、又は寒い冬期の空気中のように２体積％未満で存在し得る。さらに別の実施形態では、Ｈ２Ｏは、燃焼後のガス中のように、ガス流１１０中に５体積％超の量で存在し得る。
【0028】
例示的な実施形態では、ガス流１１０のＣＯ２濃度は概してガス流１１０が入口１０６に入るときに最も高い。ＣＯ２は後段の各吸着モジュール１０４の官能化収着剤１１４に吸着されるので、ガス流１１０が出口１０８に向かって吸着モジュール１０４ａ～ｄを流れるにつれて、ガス流１１０中のＣＯ２の濃度は減少する。例示的な実施形態では、吸着モジュール１０４ａ～ｄを流れるガス流１１０中のＣＯ２濃度は、所定の吸着サイクルにおいて出口１０８で最も低くなる。
【0029】
例示的な実施形態では、捕集系１００捕集系１００の運転を動的に調節するコントローラー１１６も含んでいる。例えば、コントローラー１１６は、以下で説明する通り、１以上の吸着モジュール１０４の温度の変更及び／又は１以上の吸着モジュール１０４内のＨ２Ｏ含有量の変更によってＣＯ２の捕集を最大限にすることができる。
【0030】
コントローラー１１６は、各吸着モジュール１０４ａ～ｄの温度の動的調節によって捕集系１００の運転条件を調整する。例示的な実施形態では、吸着モジュール１０４は接触器１１８を含む。接触器１１８は接触器入口１２０及び接触器出口１２１を含む。例示的な実施形態では、接触器入口１２０から入る第１の流れ１２２は、熱伝達によって吸着モジュール１０４の温度を調整する。接触器１１８は、吸着モジュール１０４の温度を調整するため間接的又は直接的熱伝達を使用し得る。例えば、接触器１１８は接触器入口１２０と接触器出口１２１の間に画成されそれらの間に延在する流体回路（図示せず）を含んでいてもよく、流体回路（図示せず）内を流れる第１の流れ１２２と吸着モジュール１０４内の官能化収着剤１１４との間で間接的熱伝達が起こるようにしてもよい。さらに、例えば、接触器１１８は吸着モジュール１０４と直接流体連通していてもよく、第１の流れ１２２と吸着モジュール１０４内の官能化収着剤１１４との間で直接的熱伝達が起こる。幾つかの実施形態では、１以上の吸着モジュール１０４ａ～ｄの接触器１１８は直列及び／又は並列に結合し得る。
【0031】
コントローラー１１６は、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇを監視しながら、１以上の吸着モジュール１０４の温度を調節し得る。幾つかの実施形態では、第１の流れ１２２は液体の形態であってもよい。別の実施形態では、第１の流れ１２２はガスの形態であってもよい。第１の流れ１２２と１以上の吸着モジュール１０４内の官能化収着剤１１４との間の熱伝達は、直接的であろうが間接的であろうが、官能化収着剤１１４の温度の制御に資する。コントローラー１１６は、接触器センサー１３０（図４に示す）を用いて第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇを監視し得る。さらに、コントローラー１１６はモジュールセンサー１３４（図４に示す）を用いて１以上の吸着モジュール１０４の制御温度Ｔｃｎｔｌを監視し得る。１以上の吸着モジュール１０４の制御温度Ｔｃｎｔｌが所望よりも低い運転条件では、コントローラー１２４は第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇを選択的に上昇させて、１以上の吸着モジュール１０４の温度を上昇させることができる。或いは、１以上の吸着モジュール１０４の制御温度Ｔｃｎｔｌが所望よりも高い運転条件では、コントローラー１２４は第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇを選択的に低下させて、１以上の吸着モジュール１０４の温度を下げることができる。
【0032】
一般に、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇ及び吸着モジュール１０４の温度は、本願に記載の系によるＣＯ２の捕集に資する当技術分野で公知の適切な温度とすることができる。幾つかの実施形態では、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇは約０℃～約１５０℃の範囲内とすることができる。別の実施形態では、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇは約６０℃～約２５０℃の範囲内とすることができる。例示的な実施形態では、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇは各吸着モジュール１０４ａ～ｄ内で監視される。幾つかの実施形態では、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇは各吸着モジュール１０４間で実質的に均一であってもよい。別の実施形態では、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇは各吸着モジュール１０４ａ～ｄ間で変更してもよい。
【0033】
さらに、コントローラー１１６は、吸着モジュール１０４ａ～ｄのいずれかで第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇwを変化させることができる。例えば、１以上の吸着モジュール１０４ａ～ｄは２以上のモジュールセンサー１３４（図４に示す）を含んでいてもよい。そうすると、コントローラー１１６は、吸着モジュール１０４ａ～ｄのいずれか又はすべてにおける第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇの変動値を含む温度プロファイルを作成し得る。幾つかの実施形態では、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇの変動値は、吸着モジュール１０４のいずれか又はすべてにおいて勾配温度プロファイルを形成し得る。別の実施形態では、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇの変動値は、吸着モジュール１０４のいずれか又はすべてにおいて離散的温度プロファイルを形成し得る。
【0034】
図２は、吸着剤ベッド１０２を用いたＣＯ２の捕集に使用し得る例示的な捕集系２００の概略図である。図２に示す実施形態は、本願に記載の差異はあるが、図１に示す実施形態と同様であるので、図１で用いた符号と同じ符号を図２で用いる。コントローラー１１６は、各吸着モジュール１０４ａ～ｄ内のＨ２Ｏ含有量の調節によるＨ２Ｏ相対湿度の動的調整によって、捕集系２００の運転条件の調整に資する。例示的な実施形態では、吸着モジュール１０４は、インジェクター入口２０４を含むインジェクター２０２を含む。インジェクター入口２０４から入る第２の流れ２０６は、吸着モジュール１０４内のＨ２Ｏ含有量の調節によるＨ２Ｏ相対湿度の調整に資する。例示的な実施形態では、第２の流れ２０６はＨ２Ｏを含む。第２の流れ２０６は液体の形態（例えば水）又は気体の形態（例えば水蒸気）のＨ２Ｏを含むことができる。幾つかの実施形態では、Ｈ２Ｏは、第２の流れ２０６に約０．１体積％～約２０体積％の範囲内で存在し得る。別の実施形態では、Ｈ２Ｏは第２の流れ２０６に約４体積％～約１５体積％の範囲内で存在し得る。さらに別の実施形態では、Ｈ２Ｏは、大気中で一般にみられるように、第２の流れ２０６に約０．５体積％～約４体積％の範囲内で存在し得る。
【0035】
コントローラー１１６は、１以上の吸着モジュール１０４への第２の流れ２０６の流量を調節することによって、１以上の吸着モジュール１０４内のＨ２Ｏ含有量を調節し得る。例えば、コントローラー１１６は、モジュールセンサー１３４（図４に示す）を用いて吸着モジュール１０４のＨ２Ｏ濃度Ｃの相対湿度レベルを監視し得る。１以上の吸着モジュール１０４においてＨ２Ｏ濃度Ｃに対するＨ２Ｏ相対湿度レベルが所望よりも低い運転条件では、コントローラー１１６は第２の流れ２０６の流量を選択的に増加させて、１以上の吸着モジュール１０４に追加のＨ２Ｏを注入することができる。１以上の吸着モジュール１０４においてＨ２Ｏ相対湿度レベルが所望よりも高い運転条件では、コントローラー１１６は第２の流れ２０６の流量を選択的に減少させて、１以上の吸着モジュール１０４に注入される追加のＨ２Ｏ量を減少させることができる。別の実施形態では、吸着サイクルの始めに、コントローラー１１６は第２の流れ２０６の流量を選択的に増加させて、１以上の吸着モジュール１０４に追加のＨ２Ｏを注入して所望相対湿度レベルを超えて相対湿度を増加させ、迅速なＨ２Ｏ吸着ができるようにしてもよい。次いで、吸着サイクルの後段で、コントローラー１１６は第２の流れ２０６の流れを選択的に減少又は停止して、１以上の吸着モジュール１０４の相対湿度レベルを低下させてもよい。
【0036】
コントローラー１１６は、１以上の吸着モジュール１０４の第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇを監視することによって、１以上の吸着モジュール１０４内のＨ２Ｏ相対湿度を調節してもよい。１以上の吸着モジュール１０４においてＨ２Ｏ相対湿度レベルが所望よりも高い運転条件では、コントローラー１１６は第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇを選択的に上昇させて、１以上の吸着モジュール１０４の温度を上昇させ、昇温下での飽和蒸気圧の増大によってＨ２Ｏ相対湿度の低下を惹起するようにしてもよい。１以上の吸着モジュール１０４においてＨ２Ｏ相対湿度レベルが所望よりも低い運転条件では、コントローラー１１６は第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇを選択的に低下させて、１以上の吸着モジュール１０４の温度を低下させ、Ｈ２Ｏ相対湿度の上昇を惹起するようにしてもよい。第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇは、本願に記載のいずれかの系を用いて上昇又は低下させることができる。
【0037】
コントローラー１１６は、捕集系２００の運転条件を調整して各吸着モジュール１０４ａ～ｄの相対湿度を維持することによってＣＯ２の吸着及び脱着の至適化を促進する。各吸着モジュール１０４ａ～ｄの相対湿度は、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇ並びに吸着モジュール１０４のＨ２Ｏ濃度Ｃに基づくことができる。例示的な実施形態では、コントローラー１１６は、Ｈ２Ｏの単層吸着によるＣＯ２の吸着及び脱着の至適化を促進するため、吸着モジュール１０４内の官能化収着剤１１４のＨ２Ｏ吸着等温線に基づいて、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇ並びに吸着モジュール１０４Ｈ２Ｏ濃度Ｃを調節する。
【0038】
一般に、捕集系２００は、本願に記載の系によるＣＯ２の捕集に資する適切な吸着等温線を有し得る。水分吸着等温線にはＩＵＰＡＣで定義されているように６つのタイプがあり、その形状は相対湿度及び温度に依存する（図３に示す）。これら６つのタイプのうち、タイプＩＩ、タイプＩＶ及びタイプＶＩは各々Ｈ２Ｏの単層被覆及び吸着に概ね対応するニーポイントまでの平坦な領域（例えば「変曲点」）を示す（図３に示す）。例示的な実施形態では、コントローラー１１６は、官能化収着剤１１４によるＨ２Ｏの単層被覆及び吸着のため捕集系２００の運転条件を調整して、ＣＯ２の吸着及び脱着の至適化を促進する。例えば、捕集系２００はタイプＩＩ、タイプＩＶ又はタイプＶＩの吸着等温線（図３に示す）を有することができ、これらはＨ２Ｏの単層被覆及び吸着を担保して官能化収着剤１１４のＣＯ２吸着容量を増加させるのに特に有益である。
【0039】
相対湿度及び温度に依存するだけでなく、吸着等温線は収着剤材料にも依存する。多くの実施形態では、官能化収着剤１１４は、本願に記載の系によるＣＯ２の捕集に資するいかなる官能化収着剤材料であってもよい。例示的な実施形態では、官能化収着剤１１４は、収着剤と、Ｈ２Ｏの吸着に対してＣＯ２捕集の容量及び生産性を至適化するためのアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとを含む。
【0040】
一般に、本開示に係る官能化収着剤は、本開示に係る組成物、本開示に係る系及び本開示に係る方法と共に使用し得る。官能化収着剤は、本願に開示した特定の実施形態に限定されるモノではない。
【0041】
幾つかの実施形態では、官能化収着剤は第１のタイプの官能化リガンドを含んでおり、第１のタイプの官能化リガンドには、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドが含まれる。一般に、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドには、本願に記載の官能化収着剤に資する適切なリガンドが含まれる。アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドには、アミノシリコーン基を含む１個だけの官能化リガンド、或いは各々アミノシリコーン基を含む２以上の官能化リガンドが含まれる。
【0042】
一般に、収着剤は、本願に記載の官能化収着剤に資する公知の適切な収着剤とすることができる。幾つかの実施形態では、収着剤は、配位構造体化合物、有機金属構造体（ＭＯＦ）化合物、多孔性配位高分子（ＰＣＰ）、共有結合性有機構造体（ＣＯＦ）化合物、ゼオライトイミダゾレート構造体（ＺＩＦ）化合物、結晶質多孔性材料、結晶質開骨格構造体、網目状構造化学、シリカ粒子、ゼオライト、シリコアルミノリン酸塩（ＳＡＰＯ）、アルミノリン酸塩（ＡｌＰＯ）、多芳香環構造体（ＰＡＦ）、活性炭、分子性有機固体及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【0043】
本願で用いるＭＯＦ化合物とは、金属イオン又はクラスターに有機リガンドが配位して一次元、二次元又は三次元構造を形成する種類の化合物である。金属イオン又はクラスターは継手として作用し、多方向の有機リガンドで結合するが、有機リガンドは網目状構造におけるリンカーとして作用する。ＭＯＦ化合物は、合成時の調整ができるモジュール性を有しており、精密な化学及び構造制御をもたらす。ポロシティ、安定性、粒子形態及び導電率のような特性を、特定の用途に合わせて調整できる。
【0044】
多くの実施形態では、収着剤は、ＭＯＦ金属又は金属含有クラスターとＭＯＦリンカーとを含むＭＯＦ化合物である。
【0045】
幾つかの実施形態では、ＭＯＦ金属は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切なＭＯＦ金属とすることができる。別の実施形態では、ＭＯＦ金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、これらのイオン、これらの水和物、これらの塩、これらのハロゲン化物、これらのフッ化物、これらの塩化物、これらの臭化物、これらのヨウ化物、これらの硝酸塩、これらの酢酸塩、これらの硫酸塩、これらのリン酸塩、これらの炭酸塩、これらの酸化物、これらのギ酸塩、これらのカルボン酸塩及びこれらの組合せからなる群から選択される金属である。幾つかの実施形態では、ＭＯＦ金属はＭｇを含む。
【0046】
幾つかの実施形態では、ＭＯＦ金属含有クラスターは、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切なＭＯＦ金属含有クラスターとすることができる。幾つかの実施形態では、ＭＯＦ金属含有クラスターはＭＯＦ金属ノードとリンカーストラットとを含んでおり、ＭＯＦ金属及びリンカーは各々本願で定義される通りである。別の実施形態では、ＭＯＦ金属含有クラスターはＭＯＦ金属－オキシクラスターを含む。
【0047】
幾つかの実施形態では、ＭＯＦリンカーは、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切なＭＯＦリンカーとすることができる。一般に、リンカーの形状及び連結性は、得られるＭＯＦ化合物の構造に寄与する。リンカー形状、長さ及び官能基の調節によって、目標の用途に合わせてＭＯＦ化合物の大きさ、形状及び内部表面特性を調整することができる。
【0048】
少なくとも幾つかの実施形態では、ＭＯＦリンカーは、ポリトピックリンカー、ジトピックリンカー、トリトピックリンカー、テトラトピックリンカー、ペンタトピックリンカー、ヘキサトピックリンカー、ヘプタトピックリンカー、オクタトピックリンカー、混合リンカー、非対称リンカー、メタロリンカー、Ｎ－複素環式リンカー及びこれらの組合せからなる群から選択されるリンカーである。
【0049】
少なくとも幾つかの実施形態では、ＭＯＦリンカーは、ポリトピックリンカー、４，４’－ジヒドロキシ－［１，１’－ビフェニル］－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ）、４，４’－ジオキシドビフェニル－３，３’－ジカルボキシレート（ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４”－ジオキシド－［１，１’：４’，１”－テルフェニル］－３，３”－ジカルボキシレート（ｄｏｔｐｄｃ４－）、２，５－ジオキシドベンゼン－１，４－ジカルボキシレート（ｄｏｂｄｃ４－）、４，６－ジヒドロキシイソフタル酸（ｍ－ｄｏｂｄｃ４－）、３，３’－ジオキシド－ビフェニル－４，４’－ジカルボキシレート（ｐａｒａ－ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ－ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４’－［オキサリルビス（イミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＯＤＡ）、４，４’－［１，４－フェニレンビス－（カルボニルイミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＴＤＡ）、４，４’－ジヒドロキシアゾベンゼン－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ＯＳＡ）、これらのプロトン化形、部分又は完全脱プロトン化形並びにこれらの組合せからなる群から選択されるリンカーである。別の例として、少なくとも幾つかの実施形態では、ＭＯＦリンカーは、ジカルボキシレート（例えばテレフタル酸）、トリカルボキシレート（例えば１，３，５－ベンゼントリカルボン酸）、アゾレート、テトラアゾレート及びこれらの組合せからなる群から選択されるリンカーである。
【0050】
別の例として、少なくとも幾つかの実施形態では、ＭＯＦリンカーは、１，４－ブタンジカルボン酸、４－オキソピラン－２，６－ジカルボン酸、１，６－ヘキサンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、１，８－ヘプタデカンジカルボン酸、１，９－ヘプタデカンジカルボン酸、ヘプタデカンジカルボン酸、アセチレンジカルボン酸、１，２－ベンゼンジカルボン酸、２，３－ピリジンジカルボン酸、ピリジン－２，３－ジカルボン酸、１，３－ブタジエン－１，４－ジカルボン酸、１，４－ベンゼンジカルボン酸、ｐ－ベンゼンジカルボン酸、イミダゾール－２，４－ジカルボン酸、２－メチルキノリン－３，４－ジカルボン酸、キノリン－２，４－ジカルボン酸、キノキサリン－２，３－ジカルボン酸、６－クロロキノキサリン－２，３－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、キノリン－３，４－ジカルボン酸、７－クロロ－４－ヒドロキシキノリン－２，８－ジカルボン酸、ジイミドジカルボン酸、ピリジン－２，６－ジカルボン酸、２－メチルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、チオフェン－３，４－ジカルボン酸、２－イソプロピルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、テトラヒドロピラン－４，４－ジカルボン酸、ペリレン－３，９－ジカルボン酸、ペリレンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ２００－ジカルボン酸、３，６－ジオキサオクタンジカルボン酸、３，５－シクロヘキサジエン－１，２－ジカルボン酸、オクタンジカルボン酸、ペンタン－３，３－カルボン酸、４，４’－ジアミノ－１，１’－ジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、ベンジジン－３，３’－ジカルボン酸、１，４－ビス－（フェニルアミノ）ベンゼン－２，５－ジカルボン酸、１，１’－ジナフチル－８，８’－ジカルボン酸、７－クロロ－８－メチルキノリン－２，３－ジカルボン酸、１－アニリノアントラキノン－２，４’－ジカルボン酸、ポリテトラヒドロフラン－２５０－ジカルボン酸、１，４－ビス（カルボキシメチル）ピペラジン－２，３－ジカルボン酸、７－クロロキノリン－３，８－ジカルボン酸、１－（４－カルボキシ）フェニル－３－（４－クロロ）フェニルピラゾリン－４，５－ジカルボン酸、１，４，５，６，７，７，－ヘキサクロロ－５－ノルボルネン－２，３－ジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ジカルボン酸、１，４－シクロヘキサンジカルボン酸、ナフタレン－１，８－ジカルボン酸、２－ベンゾイルベンゼン－１，３－ジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ｃｉｓジカルボン酸、２，２’－ビキノリン－４，４’－ジカルボン酸、ピリジン－３，４－ジカルボン酸、３，６，９－トリオキサウンデカンジカルボン酸、ｏ－ヒドロキシベンゾフェノンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ３００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ４００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ６００－ジカルボン酸、ピラゾール－３，４－ジカルボン酸、２，３－ピラジンジカルボン酸、５，６－ジメチル－２，３－ピラジンジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルメタンジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルスルフォンジイミドジカルボン酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸、１，３－アダマンタンジカルボン酸、１，８－ナフタレンジカルボン酸、２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－メトキシ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－ニトロ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－スルホ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、アントラセン－２，３－ジカルボン酸、２’－３’－ジフェニル－ｐ－テルフェニル－４，４”－ジカルボン酸、ジフェニルエーテル－４，４’－ジカルボン酸、イミダゾール－４，５－ジカルボン酸、４（１Ｈ）－オキソチオクロメン－２，８－ジカルボン酸、５－ｔ－ブチル－１，３－ベンゼンジカルボン酸、７，８－キノリンジカルボン酸、４，５－イミダゾールジカルボン酸、４－シクロヘキセン－１，２－ジカルボン酸、ヘキサトリアコンタンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、１，７－ヘプタンジカルボン酸、５－ヒドロキシ－１，３－ベンゼンジカルボン酸、ピラジン－２，３－ジカルボン酸、フラン－２，５－ジカルボン酸、１－ノネン－６，９－ジカルボン酸、エイコセンジカルボン酸、４，４’－ジヒドロキシジフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、１－アミノ－４－メチル－９，１０－ジオキソ－９，１０－ジヒドロアントラセン－２，３－ジカルボン酸、２，５－ピリジンジカルボン酸、シクロヘキセン－２，３－ジカルボン酸、２，９－ジクロロフルオルビン－４，１１－ジカルボン酸、７－クロロ－３－メチルキノリン－６，８－ジカルボン酸、２，４－ジクロロベンゾフェノン－２’，５’－ジカルボン酸、１，３－ベンゼンジカルボン酸、２，６－ピリジンジカルボン酸、１－メチルピロール－３，４－ジカルボン酸、１－ベンジル－１Ｈ－ピロール－３，４－ジカルボン酸、アントラキノン－１，５－ジカルボン酸、３，５－ピラゾールジカルボン酸、２－ニトロベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ヘプタン－１，７－ジカルボン酸、シクロブタン－１，１－ジカルボン酸、１，１４－テトラデカンジカルボン酸、５，６－デヒドロノルボルナン－２，３－ジカルボン酸、５－エチル－２，３－ピリジンジカルボン酸及びこれらの組合せからなる群から選択されるジカルボン酸リンカーである。
【0051】
別の例として、少なくとも幾つかの実施形態では、ＭＯＦリンカーは、２－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、７－クロロ－２，３，８－キノリントリカルボン酸、１，２，４－ベンゼントリカルボン酸、１，２，４－ブタントリカルボン酸、２－ホスホノ－１，２，４－ブタントリカルボン酸、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、１－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、４，５－ジヒドロ－４，５－ジオキソ－１Ｈ－ピロロ［２，３－Ｆ］キノリン－２，７，９－トリカルボン酸、５－アセチル－３－アミノ－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、３－アミノ－５－ベンゾイル－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、１，２，３－プロパントリカルボン酸、アウリントリカルボン酸及びこれらの組合せからなる群から選択されるトリカルボン酸リンカーである。
【0052】
別の例として、少なくとも幾つかの実施形態では、ＭＯＦリンカーは、１，１－ジオキシド－ペリロ［１，１２－ＢＣＤ］チオフェン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレンテトラカルボン酸、ペリレン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレン－１，１２－スルフォン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、メソ－１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、デカン－２，４，６，８－テトラカルボン酸、１，４，７，１０，１３，１６－ヘキサオキサシクロオクタデカン－２，３，１１，１２－テトラカルボン酸、１，２，４，５－ベンゼンテトラカルボン酸、１，２，１１，１２－ドデカンテトラカルボン酸、１，２，５，６－ヘキサンテトラカルボン酸、１，２，７，８－オクタンテトラカルボン酸、１，４，５，８－ナフタレンテトラカルボン酸、１，２，９，１０－デカンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’－ベンゾフェノンテトラカルボン酸、テトラヒドロフランテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロペンタン－１，２，３，４－テトラカルボン酸及びこれらの組合せからなる群から選択されるテトラカルボン酸リンカーである。
【0053】
例示的な実施形態では、ＭＯＦリンカーは４，４’－ジヒドロキシ－［１，１’－ビフェニル］－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ）及び／又は４，４’－ジオキシドビフェニル－３，３’－ジカルボキシレート（ｄｏｂｐｄｃ４－）である。幾つかの実施形態では、ｄｏｂｐｄｃには、４，４’－ジヒドロキシ－［１，１’－ビフェニル］－３，３’－ジカルボン酸、そのモノカルボン酸塩形、そのジカルボン酸塩形、そのモノフェノキシド形、そのジフェノキシド形及びこれらの組合せが含まれる。
【0054】
幾つかの実施形態では、ＭＯＦリンカーは、以下に示すリンカーの１種以上である。
【0055】
【化1】
【0056】
【化2】
【0057】
【化3】
【0058】
幾つかの実施形態では、ＭＯＦ化合物は、ＭＯＦ－７４ファミリーのＭＯＦ化合物である。幾つかの実施形態では、ＭＯＦ化合物は、ＭＯＦ－２７４ファミリーのＭＯＦ化合物である。幾つかの実施形態では、ＭＯＦ化合物は、ＭＯＦ－３０３ファミリーのＭＯＦ化合物である。幾つかの実施形態では、ＭＯＦ化合物はＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）である。
【0059】
幾つかの実施形態では、官能化収着剤は、次の式（Ａ－Ｉ）の官能化ＭＯＦ化合物である。
ＭｘＬｙＦＡ ａＦＢ ｂ （式Ａ－Ｉ）
式中、
ＭはＭＯＦ金属又は金属含有クラスターであり、
ＬはＭＯＦリンカーであり、
ＦＡはアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドであり、
ＦＢはアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドであり、
ｘは１～６の範囲内の数値であり、
ｙは１～６の範囲内の数値であり、
ａは０超２以下の数値であり、
ｂは０～２の範囲内の数値である。
ＭｘＬｙＦＡ ａＦＢ ｂ （式Ａ－Ｉ）
式中、
ＭはＭＯＦ金属又は金属含有クラスターであり、
ＬはＭＯＦリンカーであり、
ＦＡはアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドであり、
ＦＢはアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドであり、
ｘは１～６の範囲内の数値であり、
ｙは１～６の範囲内の数値であり、
ａは０超２以下の数値であり、
ｂは０～２の範囲内の数値である。
【0060】
幾つかの実施形態では、官能化収着剤は第２のタイプの官能化リガンドを含んでおり、第２のタイプの官能化リガンドは、アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドを含む。幾つかの実施形態では、官能化収着剤は、アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドも含んでいる。一般に、アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドは、本願に記載の官能化収着剤に資する適切なリガンドを含むことができる。アノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドは、アミノシリコーン基を含まない官能化リガンドを１つしか含んでいなくてもよいし、アミノシリコーン基を含まない官能化リガンドを２以上含んでいてもよい。
【0061】
幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドは、アミンリガンド、モノアミンリガンド、ジアミンリガンド、トリアミンリガンド、テトラアミンリガンド、ペンタアミンリガンド、ヘキサアミンリガンド、ポリアミンリガンド、アルキルアミンリガンド及びアミノアルコールリガンドからなる群から選択される。例示的なリガンドとしては、限定されるものではないが、エチレンジアミン、Ｎ－メチルエチレンジアミン、Ｎ－エチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ－ジエチルエチレンジアミン、ジ（Ｎ－メチル）エチレンジアミン、Ｎ－イソプロピルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチル－Ｎ－メチルエチレンジアミン、ジ（Ｎ，Ｎ－ジメチル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ－ジイソプロピルエチレンジアミン、２，２－ジメチル－１，３－ジアミノプロパン、１，３－ジアミノペンタン、ジエチレントリアミン、Ｎ－（２－アミノエチル）－１，３－プロパンジアミン、ビス（３－アミノプロピル）アミン、Ｎ－（３－アミノプロピル）－１，４－ジアミノブタン（スペルミジン）、トリエチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ’－ビス（２－アミノエチル）－１，３－プロパンジアミン、１，２－ビス（３－アミノプロピルアミノ）エタン、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－アミノプロピル）－１，３－プロパンジアミン、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－アミノプロピル）－１，４－ジアミノブタン（スペルミン）、テトラエチレンペンタミン及び／又はこれらの組合せが挙げられる。
【0062】
一般に、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、本願に記載した官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切な比で存在し得る。幾つかの実施形態では、比は、モル比、重量比及び体積比からなる群から選択される。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、約１０：１～約１：１０の範囲内の比で存在する。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、約９：１～約１：９の範囲内の比で存在する。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、約８：１～約１：８の範囲内の比で存在する。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、約７：１～約１：７の範囲内の比で存在する。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、約６：１～約１：６の範囲内の比で存在する。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、約５：１～約１：５の範囲内の比で存在する。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、約４：１～約１：４の範囲内の比で存在する。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、約３：１～約１：３の範囲内の比で存在する。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、約２：１～約１：２の範囲内の比で存在する。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、１：１の比で存在する。
【0063】
幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドは、アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドよりも少ない量で存在する。
【0064】
幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとは、約１：２、約１：３、約１：４、約１：５、約１：６、約１：７、約１：８、約１：９又は約１：１０の比で存在する。
【0065】
多くの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドは、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切なアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとすることができる。
【0066】
幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドは、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン及びこれらの組合せからなる群から選択される１種以上のアミンを含む。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドは、１種以上の第一級アミン又は１種以上の第二級アミンを含む。
【0067】
幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドは、モノアミン類、ジアミン類、トリアミン類、テトラアミン類、ペンタアミン類、ヘキサアミン類、ポリアミン類及びこれらの組合せからなる群から選択される１種以上のアミンを含む。
【0068】
幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドは、線状アミノシリコーン、環状アミノシリコーン、枝分れアミノシリコーン、アミノ置換シロキサン、線状アミノ置換ジシロキサン、環状アミノ置換ジシロキサン、線状アミノ置換トリシロキサン、環状アミノ置換トリシロキサン、線状アミノ置換テトラシロキサン、環状アミノ置換テトラシロキサン、線状アミノ置換ポリシロキサン、環状アミノ置換ポリシロキサン、シルセスキオキサン、八面体型（polyoctahedral）シルセスキオキサン及びこれらの組合せからなる群から選択される１種以上のアミノシリコーンを含む。
【0069】
幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドは対称構造を含む。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドは非対称構造を含む。
【0070】
幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドがジシロキサン基を含む場合、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドは、ジシロキサン基の両側に同じアミンを含む。幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドがジシロキサン基を含む場合、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドはジシロキサン基の両側に異なるアミンを含む。
【0071】
幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドは、以下の式（Ａ－ＩＩ）、式（Ａ－ＩＩＩ）、式（Ａ－ＩＶ）、式（Ａ－Ｖ）、式（Ａ－ＶＩ）又は式（Ａ－ＶＩＩ）のアミノ置換シロキサンである。
【0072】
【化4】
【0073】
【化5】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１３、Ｒ１４及びＲ１８は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ５、Ｒ６、Ｒ１１、Ｒ１５及びＲ１７は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル及びＣ６アルキルからなる群から選択され、
Ｒ７、Ｒ８、Ｒ１２及びＲ１６は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル及び次の式（Ａ－ＶＩＩＩ）の置換基からなる群から選択され、
【0074】
【化6】
波形の結合は式（Ａ－ＩＩ）又は式（Ａ－ＩＩＩ）又は式（Ａ－ＩＶ）又は式（Ａ－Ｖ）又は式（Ａ－ＶＩ）又は式（Ａ－ＶＩＩ）との結合位置を示し、
Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３及びＲ２４は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ２５及びＲ２６は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル及び置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキルからなる群から選択されるか、或いはＲ２５及びＲ２６が一緒にヘテロシクロアルキル又はヘテロアリールからなる群から選択される単環を形成し、
Ｒ２７、Ｒ２８及びＲ２９は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、エーテル、－ＯＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－及び－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－からなる群から選択され、
Ｒ３０は水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル及びヘテロアリールからなる群から選択され、
ｊは０～２０の整数であり、
ｋは０～２０の整数であり、
ｍは０～２０の整数であり、
ｎは０～２０の整数である。
【0075】
幾つかの実施形態では、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドは、以下の群から選択される。
【0076】
【化7】
【0077】
【化8】
【0078】
【化9】
【0079】
【化10】
【0080】
【化11】
【0081】
【化12】
【0082】
図４は、捕集系１００（図１に示す）及び／又は捕集系２００（図２に示す）のような捕集系でＣＯ２捕集に使用し得る例示的な制御システム４００の概略図である。例示的な実施形態では、コントローラー１１６はメモリー４０２及びプロセッサー４０４を含む。コントローラー１１６は、限定されるものではないが、第１の流れ１２２の調節温度Ｔｒｅｇのような、接触器センサー１３０から制御システム４００で受信されるデータに基づいて、１以上の吸着モジュール１０４ａ～ｄの温度を調節し得る。コントローラー１１６は、メモリー４０２に記憶されたデータ（例えば調節温度Ｔｒｅｇの所望範囲）、メモリー４０２に記憶された命令、及び／又はプロセッサー４０４で分析されるデータとの比較に基づいて、１以上の吸着モジュール１０４ａ～ｄの温度を調節し得る。
【0083】
さらに、コントローラー１１６は、限定されるものではないが、１以上の吸着モジュール１０４ａ～ｄ内の制御温度Ｔｃｎｔｌ及び／又はＨ２Ｏ相対湿度モジュールセンサー１３４から制御システム４００で受信されるデータに基づいて、１以上の吸着モジュール１０４ａ～ｄの温度を調節し得る。コントローラー１１６は、メモリー４０２に記憶されたデータ（例えば制御温度Ｔｃｎｔｌ及び／又はＨ２Ｏ相対湿度の所望範囲）、メモリー４０２に記憶された命令、及び／又はプロセッサー４０４で分析されるデータとの比較に基づいて、１以上の吸着モジュール１０４ａ～ｄの温度を調節し得る。
【0084】
本願では、吸着剤ベッドによる二酸化炭素の吸着及び脱着の至適化に資するため水の存在下で官能化化学収着剤を用いるための例示的な系について説明する。本願に記載の例示的な系は、従来の設計及びプロセスに比べて、少なくとも、吸着剤ベッドの温度変化の利用による二酸化炭素の吸着及び脱着の効率及び性能の向上、吸着剤ベッドでの官能化収着剤の利用による二酸化炭素の吸着及び脱着の効率及び性能の向上、吸着剤ベッドでの水分相対湿度の変化の利用による二酸化炭素の吸着及び脱着の効率及び性能の向上、並びに１以上の吸着モジュール内の官能化収着剤に基づく吸着ベッド内の１以上の吸着モジュール内の温度及び水分相対湿度の調整による捕集系の性能の向上を始めとして、幾つかの利点をもたらす。
【0085】
本発明の追加の態様を、以下の実施態様項に示す。
【0086】
［実施態様項１］
二酸化炭素の捕集で使用するための捕集系であって、当該捕集系が、１以上の吸着モジュール及び官能化収着剤を含む吸着剤ベッドであって、１以上の吸着モジュールが、ガス流を受け取り、官能化収着剤によってガス流から二酸化炭素を吸着し、かつガス流を排出するように配向している、吸着剤ベッドと、１以上の吸着モジュールの温度及び相対湿度の動的制御に用いるための接触器と、吸着剤ベッドに捕集される二酸化炭素の量を増大させるために官能化収着剤に基づいて温度及び相対湿度を調整するように構成されたコントローラーとを備える、捕集系。
二酸化炭素の捕集で使用するための捕集系であって、当該捕集系が、１以上の吸着モジュール及び官能化収着剤を含む吸着剤ベッドであって、１以上の吸着モジュールが、ガス流を受け取り、官能化収着剤によってガス流から二酸化炭素を吸着し、かつガス流を排出するように配向している、吸着剤ベッドと、１以上の吸着モジュールの温度及び相対湿度の動的制御に用いるための接触器と、吸着剤ベッドに捕集される二酸化炭素の量を増大させるために官能化収着剤に基づいて温度及び相対湿度を調整するように構成されたコントローラーとを備える、捕集系。
【0087】
［実施態様項２］
接触器が１以上の吸着モジュールの温度の動的制御に使用するための調節用流体を受けるように配向している、実施態様項１に記載の捕集系。
接触器が１以上の吸着モジュールの温度の動的制御に使用するための調節用流体を受けるように配向している、実施態様項１に記載の捕集系。
【0088】
［実施態様項３］
１以上の吸着モジュールの水分相対湿度を制御するための水分流を吐出するように配向した１以上のインジェクターをさらに備える、実施態様項１又は実施態様項２に記載の捕集系。
１以上の吸着モジュールの水分相対湿度を制御するための水分流を吐出するように配向した１以上のインジェクターをさらに備える、実施態様項１又は実施態様項２に記載の捕集系。
【0089】
［実施態様項４］
コントローラーが、さらに、水分相対湿度の増加を促進するために、接触器で受け取る調節用流体の流体温度を低下させるように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載の捕集系。
コントローラーが、さらに、水分相対湿度の増加を促進するために、接触器で受け取る調節用流体の流体温度を低下させるように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載の捕集系。
【0090】
［実施態様項５］
コントローラーが、さらに、吸着剤ベッドで捕集される二酸化炭素の量の増加を促進するために、１以上の吸着モジュールの水分相対湿度を調整するように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載の捕集系。
コントローラーが、さらに、吸着剤ベッドで捕集される二酸化炭素の量の増加を促進するために、１以上の吸着モジュールの水分相対湿度を調整するように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載の捕集系。
【0091】
［実施態様項６］
コントローラーが、さらに、官能化収着剤で捕集される二酸化炭素の量の増加を促進するために、１以上の吸着モジュールの水分相対湿度を増加させるように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載の捕集系。
コントローラーが、さらに、官能化収着剤で捕集される二酸化炭素の量の増加を促進するために、１以上の吸着モジュールの水分相対湿度を増加させるように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載の捕集系。
【0092】
［実施態様項７］
コントローラーが、さらに、１以上の吸着モジュールの水分相対湿度の増加を促進するために、インジェクターから吐出される水分流の圧力を増加させるように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の捕集系。
コントローラーが、さらに、１以上の吸着モジュールの水分相対湿度の増加を促進するために、インジェクターから吐出される水分流の圧力を増加させるように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の捕集系。
【0093】
［実施態様項８］
コントローラーが、さらに、官能化収着剤の水分吸着等温線に基づいて所望の相対湿度を達成するために、１以上の吸着モジュールの温度及び水分相対湿度を調整するように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載の捕集系。
コントローラーが、さらに、官能化収着剤の水分吸着等温線に基づいて所望の相対湿度を達成するために、１以上の吸着モジュールの温度及び水分相対湿度を調整するように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載の捕集系。
【0094】
［実施態様項９］
１以上の吸着モジュールの温度及び水分相対湿度が官能化収着剤の水分吸着等温線のニーポイントでの相対湿度に基づく、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載の捕集系。
１以上の吸着モジュールの温度及び水分相対湿度が官能化収着剤の水分吸着等温線のニーポイントでの相対湿度に基づく、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載の捕集系。
【0095】
［実施態様項１０］
１以上の吸着モジュールが、直列流れ配置で接続された複数の吸着モジュールを含む、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載の捕集系。
１以上の吸着モジュールが、直列流れ配置で接続された複数の吸着モジュールを含む、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載の捕集系。
【0096】
［実施態様項１１］
１以上のインジェクターが、複数の吸着モジュールの各々に結合したインジェクターを含む、実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載の捕集系。
１以上のインジェクターが、複数の吸着モジュールの各々に結合したインジェクターを含む、実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載の捕集系。
【0097】
［実施態様項１２］
コントローラーが、さらに、複数の吸着モジュールの各々の温度及び水分相対湿度を調整するように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項１１のいずれか１項に記載の捕集系。
コントローラーが、さらに、複数の吸着モジュールの各々の温度及び水分相対湿度を調整するように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項１１のいずれか１項に記載の捕集系。
【0098】
［実施態様項１３］
官能化収着剤が収着剤と、アミン基を含む１以上の官能化リガンドとを含む、実施態様項１乃至実施態様項１２のいずれか１項に記載の捕集系。
官能化収着剤が収着剤と、アミン基を含む１以上の官能化リガンドとを含む、実施態様項１乃至実施態様項１２のいずれか１項に記載の捕集系。
【0099】
［実施態様項１４］
アミン基を含む１以上の官能化リガンドが、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン及びこれらの組合せからなる群から選択される１種以上のアミンを含む、実施態様項１乃至実施態様項１３のいずれか１項に記載の捕集系。
アミン基を含む１以上の官能化リガンドが、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン及びこれらの組合せからなる群から選択される１種以上のアミンを含む、実施態様項１乃至実施態様項１３のいずれか１項に記載の捕集系。
【0100】
［実施態様項１５］
アミン基を含む１以上の官能化リガンドが、モノアミン類、ジアミン類、トリアミン類、テトラアミン類、ペンタアミン類、ヘキサアミン類、ポリアミン類及びこれらの組合せからなる群から選択される１種以上のアミンを含む、実施態様項１乃至実施態様項１４のいずれか１項に記載の捕集系。
アミン基を含む１以上の官能化リガンドが、モノアミン類、ジアミン類、トリアミン類、テトラアミン類、ペンタアミン類、ヘキサアミン類、ポリアミン類及びこれらの組合せからなる群から選択される１種以上のアミンを含む、実施態様項１乃至実施態様項１４のいずれか１項に記載の捕集系。
【0101】
［実施態様項１６］
官能化収着剤が、収着剤と、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとを含む、実施態様項１乃至実施態様項１５のいずれか１項に記載の捕集系。
官能化収着剤が、収着剤と、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとを含む、実施態様項１乃至実施態様項１５のいずれか１項に記載の捕集系。
【0102】
［実施態様項１７］
官能化収着剤が、次の式（Ａ－Ｉ）の官能化ＭＯＦ化合物である、実施態様項１乃至実施態様項１６のいずれか１項に記載の捕集系。
ＭｘＬｙＦＡ ａＦＢ ｂ （式Ａ－Ｉ）
式中、
ＭはＭＯＦ金属又は金属含有クラスターであり、
ＬはＭＯＦリンカーであり、
ＦＡはアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドであり、
ＦＢはアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドであり、
ｘは１～６の範囲内の数値であり、
ｙは１～６の範囲内の数値であり、
ａは０超２以下の数値であり、
ｂは０～２の範囲内の数値である。
官能化収着剤が、次の式（Ａ－Ｉ）の官能化ＭＯＦ化合物である、実施態様項１乃至実施態様項１６のいずれか１項に記載の捕集系。
ＭｘＬｙＦＡ ａＦＢ ｂ （式Ａ－Ｉ）
式中、
ＭはＭＯＦ金属又は金属含有クラスターであり、
ＬはＭＯＦリンカーであり、
ＦＡはアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドであり、
ＦＢはアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドであり、
ｘは１～６の範囲内の数値であり、
ｙは１～６の範囲内の数値であり、
ａは０超２以下の数値であり、
ｂは０～２の範囲内の数値である。
【0103】
［実施態様項１８］
ＭＯＦ金属又は金属含有クラスターが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、これらのイオン、これらの水和物、これらの塩、これらのハロゲン化物、これらのフッ化物、これらの塩化物、これらの臭化物、これらのヨウ化物、これらの硝酸塩、これらの酢酸塩、これらの硫酸塩、これらのリン酸塩、これらの炭酸塩、これらの酸化物、これらのギ酸塩、これらのカルボン酸塩及びこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む、実施態様項１乃至実施態様項１７のいずれか１項に記載の捕集系。
ＭＯＦ金属又は金属含有クラスターが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、これらのイオン、これらの水和物、これらの塩、これらのハロゲン化物、これらのフッ化物、これらの塩化物、これらの臭化物、これらのヨウ化物、これらの硝酸塩、これらの酢酸塩、これらの硫酸塩、これらのリン酸塩、これらの炭酸塩、これらの酸化物、これらのギ酸塩、これらのカルボン酸塩及びこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む、実施態様項１乃至実施態様項１７のいずれか１項に記載の捕集系。
【0104】
［実施態様項１９］
ＭＯＦリンカーが、ポリトピックリンカー、４，４’－ジヒドロキシ－［１，１’－ビフェニル］－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ）、４，４’－ジオキシドビフェニル－３，３’－ジカルボキシレート（ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４”－ジオキシド－［１，１’：４’，１”－テルフェニル］－３，３”－ジカルボキシレート（ｄｏｔｐｄｃ４－）、２，５－ジオキシドベンゼン－１，４－ジカルボキシレート（ｄｏｂｄｃ４－）、４，６－ジヒドロキシイソフタル酸（ｍ－ｄｏｂｄｃ４－）、３，３’－ジオキシド－ビフェニル－４，４’－ジカルボキシレート（ｐａｒａ－ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ－ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４’－［オキサリルビス（イミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＯＤＡ）、４，４’－［１，４－フェニレンビス－（カルボニルイミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＴＤＡ）、４，４’－ジヒドロキシアゾベンゼン－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ＯＳＡ）、ジカルボン酸塩、テレフタル酸、トリカルボン酸塩、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、アゾレート、テトラアゾレート、１，４－ブタンジカルボン酸、４－オキソピラン－２，６－ジカルボン酸、１，６－ヘキサンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、１，８－ヘプタデカンジカルボン酸、１，９－ヘプタデカンジカルボン酸、ヘプタデカンジカルボン酸、アセチレンジカルボン酸、１，２－ベンゼンジカルボン酸、２，３－ピリジンジカルボン酸、ピリジン－２，３－ジカルボン酸、１，３－ブタジエン－１，４－ジカルボン酸、１，４－ベンゼンジカルボン酸、ｐ－ベンゼンジカルボン酸、イミダゾール－２，４－ジカルボン酸、２－メチルキノリン－３，４－ジカルボン酸、キノリン－２，４－ジカルボン酸、キノキサリン－２，３－ジカルボン酸、６－クロロキノキサリン－２，３－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、キノリン－３，４－ジカルボン酸、７－クロロ－４－ヒドロキシキノリン－２，８－ジカルボン酸、ジイミドジカルボン酸、ピリジン－２，６－ジカルボン酸、２－メチルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、チオフェン－３，４－ジカルボン酸、２－イソプロピルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、テトラヒドロピラン－４，４－ジカルボン酸、ペリレン－３，９－ジカルボン酸、ペリレンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ２００－ジカルボン酸、３，６－ジオキサオクタンジカルボン酸、３，５－シクロヘキサジエン－１，２－ジカルボン酸、オクタンジカルボン酸、ペンタン－３，３－カルボン酸、４，４’－ジアミノ－１，１’－ジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、ベンジジン－３，３’－ジカルボン酸、１，４－ビス－（フェニルアミノ）ベンゼン－２，５－ジカルボン酸、１，１’－ジナフチル－８，８’－ジカルボン酸、７－クロロ－８－メチルキノリン－２，３－ジカルボン酸、１－アニリノアントラキノン－２，４’－ジカルボン酸、ポリテトラヒドロフラン－２５０－ジカルボン酸、１，４－ビス（カルボキシメチル）ピペラジン－２，３－ジカルボン酸、７－クロロキノリン－３，８－ジカルボン酸、１－（４－カルボキシ）フェニル－３－（４－クロロ）フェニルピラゾリン－４，５－ジカルボン酸、１，４，５，６，７，７，－ヘキサクロロ－５－ノルボルネン－２，３－ジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ジカルボン酸、１，４－シクロヘキサンジカルボン酸、ナフタレン－１，８－ジカルボン酸、２－ベンゾイルベンゼン－１，３－ジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ｃｉｓジカルボン酸、２，２’－ビキノリン－４，４’－ジカルボン酸、ピリジン－３，４－ジカルボン酸、３，６，９－トリオキサウンデカンジカルボン酸、ｏ－ヒドロキシベンゾフェノンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ３００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ４００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ６００－ジカルボン酸、ピラゾール－３，４－ジカルボン酸、２，３－ピラジンジカルボン酸、５，６－ジメチル－２，３－ピラジンジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルメタンジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルスルフォンジイミドジカルボン酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸、１，３－アダマンタンジカルボン酸、１，８－ナフタレンジカルボン酸、２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－メトキシ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－ニトロ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－スルホ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、アントラセン－２，３－ジカルボン酸、２’－３’－ジフェニル－ｐ－テルフェニル－４，４”－ジカルボン酸、ジフェニルエーテル－４，４’－ジカルボン酸、イミダゾール－４，５－ジカルボン酸、４（１Ｈ）－オキソチオクロメン－２，８－ジカルボン酸、５－ｔ－ブチル－１，３－ベンゼンジカルボン酸、７，８－キノリンジカルボン酸、４，５－イミダゾールジカルボン酸、４－シクロヘキセン－１，２－ジカルボン酸、ヘキサトリアコンタンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、１，７－ヘプタンジカルボン酸、５－ヒドロキシ－１，３－ベンゼンジカルボン酸、ピラジン－２，３－ジカルボン酸、フラン－２，５－ジカルボン酸、１－ノネン－６，９－ジカルボン酸、エイコセンジカルボン酸、４，４’－ジヒドロキシジフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、１－アミノ－４－メチル－９，１０－ジオキソ－９，１０－ジヒドロアントラセン－２，３－ジカルボン酸、２，５－ピリジンジカルボン酸、シクロヘキセン－２，３－ジカルボン酸、２，９－ジクロロフルオルビン－４，１１－ジカルボン酸、７－クロロ－３－メチルキノリン－６，８－ジカルボン酸、２，４－ジクロロベンゾフェノン－２’，５’－ジカルボン酸、１，３－ベンゼンジカルボン酸、２，６－ピリジンジカルボン酸、１－メチルピロール－３，４－ジカルボン酸、１－ベンジル－１Ｈ－ピロール－３，４－ジカルボン酸、アントラキノン－１，５－ジカルボン酸、３，５－ピラゾールジカルボン酸、２－ニトロベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ヘプタン－１，７－ジカルボン酸、シクロブタン－１，１－ジカルボン酸、１，１４－テトラデカンジカルボン酸、５，６－デヒドロノルボルナン－２，３－ジカルボン酸、５－エチル－２，３－ピリジンジカルボン酸、２－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、７－クロロ－２，３，８－キノリントリカルボン酸、１，２，４－ベンゼントリカルボン酸、１，２，４－ブタントリカルボン酸、２－ホスホノ－１，２，４－ブタントリカルボン酸、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、１－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、４，５－ジヒドロ－４，５－ジオキソ－１Ｈ－ピロロ［２，３－Ｆ］キノリン－２，７，９－トリカルボン酸、５－アセチル－３－アミノ－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、３－アミノ－５－ベンゾイル－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、１，２，３－プロパントリカルボン酸、アウリントリカルボン酸、１，１－ジオキシド－ペリロ［１，１２－ＢＣＤ］チオフェン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレンテトラカルボン酸、ペリレン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレン－１，１２－スルフォン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、メソ－１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、デカン－２，４，６，８－テトラカルボン酸、１，４，７，１０，１３，１６－ヘキサオキサシクロオクタデカン－２，３，１１，１２－テトラカルボン酸、１，２，４，５－ベンゼンテトラカルボン酸、１，２，１１，１２－ドデカンテトラカルボン酸、１，２，５，６－ヘキサンテトラカルボン酸、１，２，７，８－オクタンテトラカルボン酸、１，４，５，８－ナフタレンテトラカルボン酸、１，２，９，１０－デカンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’－ベンゾフェノンテトラカルボン酸、テトラヒドロフランテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロペンタン－１，２，３，４－テトラカルボン酸、ポリトピックリンカー、ジトピックリンカー、トリトピックリンカー、テトラトピックリンカー、ペンタトピックリンカー、ヘキサトピックリンカー、ヘプタトピックリンカー、オクタトピックリンカー、混合リンカー、非対称リンカー、メタロリンカー、Ｎ－複素環式リンカー、これらのプロトン化形、部分又は完全脱プロトン化形並びにこれらの組合せからなる群から選択される１種以上のリンカーを含む、実施態様項１乃至実施態様項１８のいずれか１項に記載の捕集系。
ＭＯＦリンカーが、ポリトピックリンカー、４，４’－ジヒドロキシ－［１，１’－ビフェニル］－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ）、４，４’－ジオキシドビフェニル－３，３’－ジカルボキシレート（ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４”－ジオキシド－［１，１’：４’，１”－テルフェニル］－３，３”－ジカルボキシレート（ｄｏｔｐｄｃ４－）、２，５－ジオキシドベンゼン－１，４－ジカルボキシレート（ｄｏｂｄｃ４－）、４，６－ジヒドロキシイソフタル酸（ｍ－ｄｏｂｄｃ４－）、３，３’－ジオキシド－ビフェニル－４，４’－ジカルボキシレート（ｐａｒａ－ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ－ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４’－［オキサリルビス（イミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＯＤＡ）、４，４’－［１，４－フェニレンビス－（カルボニルイミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＴＤＡ）、４，４’－ジヒドロキシアゾベンゼン－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ＯＳＡ）、ジカルボン酸塩、テレフタル酸、トリカルボン酸塩、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、アゾレート、テトラアゾレート、１，４－ブタンジカルボン酸、４－オキソピラン－２，６－ジカルボン酸、１，６－ヘキサンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、１，８－ヘプタデカンジカルボン酸、１，９－ヘプタデカンジカルボン酸、ヘプタデカンジカルボン酸、アセチレンジカルボン酸、１，２－ベンゼンジカルボン酸、２，３－ピリジンジカルボン酸、ピリジン－２，３－ジカルボン酸、１，３－ブタジエン－１，４－ジカルボン酸、１，４－ベンゼンジカルボン酸、ｐ－ベンゼンジカルボン酸、イミダゾール－２，４－ジカルボン酸、２－メチルキノリン－３，４－ジカルボン酸、キノリン－２，４－ジカルボン酸、キノキサリン－２，３－ジカルボン酸、６－クロロキノキサリン－２，３－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、キノリン－３，４－ジカルボン酸、７－クロロ－４－ヒドロキシキノリン－２，８－ジカルボン酸、ジイミドジカルボン酸、ピリジン－２，６－ジカルボン酸、２－メチルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、チオフェン－３，４－ジカルボン酸、２－イソプロピルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、テトラヒドロピラン－４，４－ジカルボン酸、ペリレン－３，９－ジカルボン酸、ペリレンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ２００－ジカルボン酸、３，６－ジオキサオクタンジカルボン酸、３，５－シクロヘキサジエン－１，２－ジカルボン酸、オクタンジカルボン酸、ペンタン－３，３－カルボン酸、４，４’－ジアミノ－１，１’－ジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、ベンジジン－３，３’－ジカルボン酸、１，４－ビス－（フェニルアミノ）ベンゼン－２，５－ジカルボン酸、１，１’－ジナフチル－８，８’－ジカルボン酸、７－クロロ－８－メチルキノリン－２，３－ジカルボン酸、１－アニリノアントラキノン－２，４’－ジカルボン酸、ポリテトラヒドロフラン－２５０－ジカルボン酸、１，４－ビス（カルボキシメチル）ピペラジン－２，３－ジカルボン酸、７－クロロキノリン－３，８－ジカルボン酸、１－（４－カルボキシ）フェニル－３－（４－クロロ）フェニルピラゾリン－４，５－ジカルボン酸、１，４，５，６，７，７，－ヘキサクロロ－５－ノルボルネン－２，３－ジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ジカルボン酸、１，４－シクロヘキサンジカルボン酸、ナフタレン－１，８－ジカルボン酸、２－ベンゾイルベンゼン－１，３－ジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ｃｉｓジカルボン酸、２，２’－ビキノリン－４，４’－ジカルボン酸、ピリジン－３，４－ジカルボン酸、３，６，９－トリオキサウンデカンジカルボン酸、ｏ－ヒドロキシベンゾフェノンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ３００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ４００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ６００－ジカルボン酸、ピラゾール－３，４－ジカルボン酸、２，３－ピラジンジカルボン酸、５，６－ジメチル－２，３－ピラジンジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルメタンジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルスルフォンジイミドジカルボン酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸、１，３－アダマンタンジカルボン酸、１，８－ナフタレンジカルボン酸、２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－メトキシ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－ニトロ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－スルホ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、アントラセン－２，３－ジカルボン酸、２’－３’－ジフェニル－ｐ－テルフェニル－４，４”－ジカルボン酸、ジフェニルエーテル－４，４’－ジカルボン酸、イミダゾール－４，５－ジカルボン酸、４（１Ｈ）－オキソチオクロメン－２，８－ジカルボン酸、５－ｔ－ブチル－１，３－ベンゼンジカルボン酸、７，８－キノリンジカルボン酸、４，５－イミダゾールジカルボン酸、４－シクロヘキセン－１，２－ジカルボン酸、ヘキサトリアコンタンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、１，７－ヘプタンジカルボン酸、５－ヒドロキシ－１，３－ベンゼンジカルボン酸、ピラジン－２，３－ジカルボン酸、フラン－２，５－ジカルボン酸、１－ノネン－６，９－ジカルボン酸、エイコセンジカルボン酸、４，４’－ジヒドロキシジフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、１－アミノ－４－メチル－９，１０－ジオキソ－９，１０－ジヒドロアントラセン－２，３－ジカルボン酸、２，５－ピリジンジカルボン酸、シクロヘキセン－２，３－ジカルボン酸、２，９－ジクロロフルオルビン－４，１１－ジカルボン酸、７－クロロ－３－メチルキノリン－６，８－ジカルボン酸、２，４－ジクロロベンゾフェノン－２’，５’－ジカルボン酸、１，３－ベンゼンジカルボン酸、２，６－ピリジンジカルボン酸、１－メチルピロール－３，４－ジカルボン酸、１－ベンジル－１Ｈ－ピロール－３，４－ジカルボン酸、アントラキノン－１，５－ジカルボン酸、３，５－ピラゾールジカルボン酸、２－ニトロベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ヘプタン－１，７－ジカルボン酸、シクロブタン－１，１－ジカルボン酸、１，１４－テトラデカンジカルボン酸、５，６－デヒドロノルボルナン－２，３－ジカルボン酸、５－エチル－２，３－ピリジンジカルボン酸、２－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、７－クロロ－２，３，８－キノリントリカルボン酸、１，２，４－ベンゼントリカルボン酸、１，２，４－ブタントリカルボン酸、２－ホスホノ－１，２，４－ブタントリカルボン酸、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、１－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、４，５－ジヒドロ－４，５－ジオキソ－１Ｈ－ピロロ［２，３－Ｆ］キノリン－２，７，９－トリカルボン酸、５－アセチル－３－アミノ－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、３－アミノ－５－ベンゾイル－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、１，２，３－プロパントリカルボン酸、アウリントリカルボン酸、１，１－ジオキシド－ペリロ［１，１２－ＢＣＤ］チオフェン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレンテトラカルボン酸、ペリレン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレン－１，１２－スルフォン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、メソ－１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、デカン－２，４，６，８－テトラカルボン酸、１，４，７，１０，１３，１６－ヘキサオキサシクロオクタデカン－２，３，１１，１２－テトラカルボン酸、１，２，４，５－ベンゼンテトラカルボン酸、１，２，１１，１２－ドデカンテトラカルボン酸、１，２，５，６－ヘキサンテトラカルボン酸、１，２，７，８－オクタンテトラカルボン酸、１，４，５，８－ナフタレンテトラカルボン酸、１，２，９，１０－デカンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’－ベンゾフェノンテトラカルボン酸、テトラヒドロフランテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロペンタン－１，２，３，４－テトラカルボン酸、ポリトピックリンカー、ジトピックリンカー、トリトピックリンカー、テトラトピックリンカー、ペンタトピックリンカー、ヘキサトピックリンカー、ヘプタトピックリンカー、オクタトピックリンカー、混合リンカー、非対称リンカー、メタロリンカー、Ｎ－複素環式リンカー、これらのプロトン化形、部分又は完全脱プロトン化形並びにこれらの組合せからなる群から選択される１種以上のリンカーを含む、実施態様項１乃至実施態様項１８のいずれか１項に記載の捕集系。
【0105】
［実施態様項２０］
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドが、線状アミノシリコーン、環状アミノシリコーン、枝分れアミノシリコーン、アミノ置換シロキサン、線状アミノ置換ジシロキサン、環状アミノ置換ジシロキサン、線状アミノ置換トリシロキサン、環状アミノ置換トリシロキサン、線状アミノ置換テトラシロキサン、環状アミノ置換テトラシロキサン、線状アミノ置換ポリシロキサン、環状アミノ置換ポリシロキサン、シルセスキオキサン、八面体型シルセスキオキサン及びこれらの組合せからなる群から選択される１種以上のアミノシリコーンを含む、実施態様項１乃至実施態様項１９のいずれか１項に記載の捕集系。
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドが、線状アミノシリコーン、環状アミノシリコーン、枝分れアミノシリコーン、アミノ置換シロキサン、線状アミノ置換ジシロキサン、環状アミノ置換ジシロキサン、線状アミノ置換トリシロキサン、環状アミノ置換トリシロキサン、線状アミノ置換テトラシロキサン、環状アミノ置換テトラシロキサン、線状アミノ置換ポリシロキサン、環状アミノ置換ポリシロキサン、シルセスキオキサン、八面体型シルセスキオキサン及びこれらの組合せからなる群から選択される１種以上のアミノシリコーンを含む、実施態様項１乃至実施態様項１９のいずれか１項に記載の捕集系。
【0106】
アミノアルキル置換ジシロキサンの合成
一態様では、アミノアルキル置換ジ師団の製造方法を提供する。本方法は、Ｉ）１以上の第一級アミン基を含むジ又はポリアミンとシランとを含む混合物を形成し、ＩＩ）混合物を第１の反応で反応させ、ＩＩＩ）混合物に加水分解剤を添加し、ＩＶ）混合物を第２の反応で反応させてアミノアルキル置換ジシロキサンを形成することを含む。
一態様では、アミノアルキル置換ジ師団の製造方法を提供する。本方法は、Ｉ）１以上の第一級アミン基を含むジ又はポリアミンとシランとを含む混合物を形成し、ＩＩ）混合物を第１の反応で反応させ、ＩＩＩ）混合物に加水分解剤を添加し、ＩＶ）混合物を第２の反応で反応させてアミノアルキル置換ジシロキサンを形成することを含む。
【0107】
別の態様では、式（Ｂ－Ｉ）のアミノアルキル置換ジシロキサンを提供する。この式は以下の通りである。
【0108】
【化13】
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ１６及びＲ１７は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル及びＣ６アルキルからなる群から選択され、
Ｒ１８及びＲ１９は各々独立に式（Ｂ－ＩＶ）の置換基からなる群から選択され、
【0109】
【化14】
波形の結合は式（Ｂ－Ｉ）との結合位置を示し、
Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８、Ｒ２９及びＲ３０は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ３１及びＲ３２は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル及び置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキルからなる群から選択されるか、或いはＲ３１及びＲ３２はヘテロシクロアルキル又はヘテロアリールからなる群から選択される単環を形成し、
Ｒ３３、Ｒ３４及びＲ３５は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、エーテル、－ＯＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－及び－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－からなる群から選択され、
Ｒ３６は水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル及びヘテロアリールからなる群から選択され、
ｍは０～２０の整数であるが、
アミノアルキル置換ジシロキサンが次式のものでないことを条件とする。
【0110】
【化15】
【0111】
本願に記載の実施形態は、公知のアミノアルキル置換ジシロキサンの製造方法及び公知のアミノアルキル置換ジシロキサンの短所の少なくとも幾つかを解消する。本願に記載の例示的実施形態は、アミノアルキル置換ジシロキサンの製造方法であって、当該方法が、Ｉ）１以上の第一級アミン基を含むジ又はポリアミンとシランとを含む混合物を形成し、ＩＩ）混合物を第１の反応で反応させ、ＩＩＩ）混合物に加水分解剤を添加し、ＩＶ）混合物を第２の反応で反応させてアミノアルキル置換ジシロキサンを形成することを含む方法を包含する。本願に記載の例示的実施形態は、副反応がなく、及び／又はアミノアルキル置換ジシロキサンの公知の製造方法よりも少ないステップ並びに優れた収率及び純度で所望の生成物を生じる。
【0112】
多くの実施形態では、本方法はワンポット合成である。本願において、ワンポット合成とは、単一の反応容器内で起こる合成である。分離及び／又は精製のため反応容器から中間体を取り出す必要はない。ワンポット合成は、１つの反応又は２以上の反応を含んでいてもよい。ワンポット合成は、反応の複雑さを低減し、かつ時間及びコストのかかる分離及び精製をなくすのに特に有益である。
【0113】
多くの実施形態では、アミノアルキル置換ジシロキサンはアミノ－Ｃ１－Ｃ６アルキル置換ジシロキサンである。Ｃ１－Ｃ６アルキル基を含む実施形態は、大きなアミノアルキル置換基又は別の置換基を含む他の化合物に比べて、熱力学的に有利に生成する。幾つかの実施形態では、アミノアルキル置換ジシロキサンはアミノメチル置換ジシロキサンである。
【0114】
図１３は例示的な方法のフローチャート１３１０である。この例示的な実施形態では、方法のフローチャート１３１０は、本願に記載の例示的な実施形態の基本的な方法ステップを示し、本方法の実施形態を限定するものではない。最初に、１以上の第一級アミン基を含むジ又はポリアミンと、シランとを含む混合物を形成する（１３１２）。混合物を第１の反応で反応させ（１３１４）、混合物に加水分解剤を添加する（１３１６）。混合物を次いで第２の反応で反応させてアミノアルキル置換ジシロキサンを形成する（１３１８）。
【0115】
幾つかの実施形態では、本開示に係るアミノアルキル置換ジシロキサンは次の式（Ｂ－Ｉ）のアミノアルキル置換ジシロキサンからなる群から選択される。
【0116】
【化16】
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ１６及びＲ１７は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル及びＣ６アルキルからなる群、好ましくはＣ１－Ｃ６線状アルキル、さらに好ましくはＣ１アルキルから選択され、
Ｒ１８及びＲ１９は各々独立に式（Ｂ－ＩＶ）の置換基からなる群から選択され、
【0117】
【化17】
波形の結合は式（Ｂ－Ｉ）との結合位置を示し、
Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８、Ｒ２９及びＲ３０は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ３１及びＲ３２は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル及び置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキルからなる群から選択されるか、或いはＲ３１及びＲ３２はヘテロシクロアルキル又はヘテロアリールからなる群から選択される単環を形成し、
Ｒ３３、Ｒ３４及びＲ３５は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、エーテル、－ＯＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－及び－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－からなる群から選択され、
Ｒ３６は水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル及びヘテロアリールからなる群から選択され、
Ｍは０～２０の範囲内、好ましくは０～１０の範囲内、さらに好ましくは０～３の範囲内の整数であるが、
アミノアルキル置換ジシロキサンが次式のものでないことを条件とする。
【0118】
【化18】
【0119】
幾つかの実施形態では、アミノアルキル置換ジシロキサンは以下の群から選択される。
【0120】
【化19】
【0121】
【化20】
【0122】
幾つかの実施形態では、１以上の第一級アミン基を含むジ又はポリアミンは、本願に記載の方法に資する当技術分野で公知の１以上の第一級アミン基を含む適切なジ又はポリアミンとすることができる。別の実施形態では、１以上の第一級アミン基を含むジ又はポリアミンは、式（Ｂ－ＩＩ）の化合物である。
【0123】
【化21】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ７及びＲ８は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル及び置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキルからなる群から選択されるか、或いはＲ７及びＲ８はヘテロシクロアルキル又はヘテロアリールからなる群から選択される単環を形成し、
Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、エーテル、－ＯＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－及び－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－からなる群から選択され、
ｎは０～２０の範囲内、好ましくは０～１０の範囲内、さらに好ましくは０～３の範囲内の整数である。
【0124】
幾つかの実施形態では、シランは、本願に記載の方法に資する当技術分野で公知の適切なシランとすることができる。幾つかの実施形態では、シランはアルコキシシランである。少なくとも幾つかの実施形態では、シランは、次の式（Ｂ－ＩＩＩ）の化合物である。
【0125】
【化22】
Ｒ２０はハロゲン化物、フッ化物、塩化物、臭化物及びヨウ化物からなる群から選択され、
Ｒ２１及びＲ２２は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ２３及びＲ２４は各々独立に置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、アリール及びフェニルからなる群から選択される。
【0126】
幾つかの実施形態では、Ｒ２３及びＲ２４は各々独立に置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル及びＣ６アルキル、好ましくはＣ１－Ｃ６線状アルキルからなる群から選択される。
【0127】
幾つかの実施形態では、Ｒ２３はＣ１アルキルである。
【0128】
幾つかの実施形態では、Ｒ２４はＣ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、アリール又はフェニルである。
【0129】
【化23】
【0130】
多くの実施形態では、混合物を第１の反応で反応させること（１３１４）は、本願に記載の方法に資する当技術分野で公知の適切な反応条件下で行い得る。幾つかの実施形態では、混合物を第１の反応で反応させること（１３１４）は、混合物を撹拌することを含む。
【0131】
多くの実施形態では、混合物を第１の反応で反応させること（１３１４）は、本願に記載の方法に資する当技術分野で公知の適切な時間で行い得る。幾つかの実施形態では、混合物を第１の反応で約１秒～約１２時間の範囲内の期間にわたって反応させる（１３１４）。幾つかの実施形態では、混合物を第１の反応で約１秒～約６時間の範囲内の期間にわたって反応させる（１３１４）。幾つかの実施形態では、混合物を第１の反応で約１秒～約３時間の範囲内の期間にわたって反応させる（１３１４）。幾つかの実施形態では、混合物を第１の反応で約１時間～約３時間の範囲内の期間にわたって反応させる（１３１４）。幾つかの実施形態では、混合物を第１の反応で約２時間～約３時間の範囲内の期間にわたって反応させる（１３１４）。
【0132】
幾つかの実施形態では、混合物を第１の反応で反応させること（１３１４）は、１以上の第一級アミン基を含むニートなジ又はポリアミンにシラン（例えばクロロメチルジメチルエトキシシラン）を約１時間滴下することを含む。発熱反応によって反応温度は約９０℃まで上がり、反応の継続中（合計約２～３時間）はこの温度に維持される。この際に、アミンのＨＣｌ塩が形成され、アミンに応じて様々な程度で沈殿することがある。
【0133】
幾つかの実施形態では、加水分解剤は混合物に滴下される（１３１６）。幾つかの実施形態では、加水分解剤は混合物に所定の時間にわたって添加される。幾つかの実施形態では、加水分解剤は混合物に約１秒～約１２時間の範囲内の期間にわたって添加される（１３１６）。幾つかの実施形態では、加水分解剤は３０分間にわたって発熱条件で添加され（１３１６）、混合物を第２の反応で反応させる（１３１８）前に、室温まで冷却させる。
【0134】
幾つかの実施形態では、加水分解剤は、混合物を第２の反応で反応させる（１３１８）前に、３０分間にわたって発熱条件で添加される（１３１６）。これらの実施形態では、反応（１３１８）を完了してから、反応混合物を室温まで冷却させる。
【0135】
多くの実施形態では、加水分解剤は、本願に記載の方法に資する当技術分野で公知の適切な加水分解剤とすることができる。幾つかの実施形態では、加水分解剤は水性溶液である。幾つかの実施形態では、加水分解剤は水である。
【0136】
多くの実施形態では、混合物を第２の反応で反応させること（１３１８）は、本願に記載の方法に資する当技術分野で公知の適切な反応条件下で行い得る。幾つかの実施形態では、混合物を第２の反応で反応させること（１３１８）は、混合物の温度を調節することを含む。幾つかの実施形態では、混合物を第２の反応で反応させること（１３１８）は、混合物を冷却することを含む。
【0137】
幾つかの実施形態では、さらに、反応混合物からアミノアルキル置換ジシロキサンを抽出する。幾つかの実施形態では、さらに、反応混合物から有機溶媒でアミノアルキル置換ジシロキサンを抽出する。
【0138】
幾つかの実施形態では、反応混合物からのアミノアルキル置換ジシロキサンの抽出は、反応混合物に有機溶媒（例えばクロロホルム及び／又はトルエン）を３０分間滴下し、約１時間又は室温に冷却されるまで反応混合物を激しく撹拌することを含む。冷えたら、有機層を単離し、水性層を最小限の有機溶媒で逆抽出し、一緒にした有機層を真空下で濃縮し、有機溶媒で１回トリチュレーションを行い、真空下で乾燥させる。
【0139】
幾つかの実施形態では、アミノアルキル置換ジシロキサンはさらに精製する。幾つかの実施形態では、追加の精製は、蒸留、真空蒸留及び／又は熱の使用を含む。幾つかの実施形態では、追加の精製は、不純物及び副生物を除去するための真空蒸留の使用を含む。これらの実施形態では、蒸留ポット内の残留材料は、精製前の生成物よりも純度の高い生成物である。
【0140】
多くの実施形態では、混合物を第２の反応で反応させること（１３１８）は、本願に記載の方法に資する当技術分野で公知の適切な時間で行い得る。幾つかの実施形態では、混合物は第２の反応で約１秒～約１２時間の範囲内の期間にわたって反応させる（１３１８）。幾つかの実施形態では、混合物は第２の反応で約１秒～約６時間の範囲内の期間にわたって反応させる（１３１８）。幾つかの実施形態では、混合物は第２の反応で約１秒～約３時間の範囲内の期間にわたって反応させる（１３１８）。幾つかの実施形態では、混合物は第２の反応で約１時間～約３時間の範囲内の期間にわたって反応させる（１３１８）。幾つかの実施形態では、混合物は第２の反応で約２時間～約３時間の範囲内の期間にわたって反応させる（１３１８）。
【0141】
多くの実施形態では、本方法は、本願に記載の方法の成功に資する当技術分野で公知の適切なプロセスステップを含んでいてもよい。かかるプロセスステップには、限定されるものではないが、洗浄、乾燥、濾過、精製、分離、遠心分離及びこれらの組合せが挙げられる。幾つかの実施形態では、本方法は、アミノアルキル置換ジシロキサン化合物を洗浄することをさらに含む。幾つかの実施形態では、本方法は、アミノアルキル置換ジシロキサン化合物を精製することをさらに含む。幾つかの実施形態では、精製は、蒸留、真空蒸留及び／又は熱の使用を含む。幾つかの実施形態では、本方法は、揮発性反応副生物を除去することをさらに含む。
【0142】
幾つかの実施形態では、本方法は、Ｉ）１以上の第一級アミン基を含むジ又はポリアミンと、クロロメチルジメチルアルコキシシランとを含む混合物を形成し、ＩＩ）混合物を、第１の反応において、制御された発熱によって、反応させ、ＩＩＩ）混合物に加水分解剤を添加し、ＩＶ）混合物を第２の反応で反応させてアミノアルキル置換ジシロキサンを形成し、（Ｖ）アミノアルキル置換ジシロキサンを抽出し、（ＶＩ）アミノアルキル置換ジシロキサンを精製することを含む。
【0143】
多くの実施形態では、アミノアルキル置換ジシロキサンは、当技術分野で公知の適切な目的に従って使用し得る。幾つかの実施形態では、アミノアルキル置換ジシロキサンは炭素捕集系で用いられる。幾つかの実施形態では、アミノアルキル置換ジシロキサンはアミノシリコーン系生成物に用いられる。
【0144】
本開示技術の追加の態様を、以下の実施態様項に示す。
【0145】
［実施態様項１］
アミノアルキル置換ジシロキサンの製造方法であって、当該方法が、Ｉ）１以上の第一級アミン基を含むジ又はポリアミンとシランとを含む混合物を形成するステップと、ＩＩ）混合物を第１の反応で反応させるステップと、ＩＩＩ）混合物に加水分解剤を添加するステップと、ＩＶ）混合物を第２の反応で反応させてアミノアルキル置換ジシロキサンを形成するステップとを含む方法。
アミノアルキル置換ジシロキサンの製造方法であって、当該方法が、Ｉ）１以上の第一級アミン基を含むジ又はポリアミンとシランとを含む混合物を形成するステップと、ＩＩ）混合物を第１の反応で反応させるステップと、ＩＩＩ）混合物に加水分解剤を添加するステップと、ＩＶ）混合物を第２の反応で反応させてアミノアルキル置換ジシロキサンを形成するステップとを含む方法。
【0146】
［実施態様項２］
アミノアルキル置換ジシロキサンが以下の式（Ｂ－Ｉ）の化合物である、実施態様項１に記載の方法。
アミノアルキル置換ジシロキサンが以下の式（Ｂ－Ｉ）の化合物である、実施態様項１に記載の方法。
【0147】
【化24】
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ１６及びＲ１７は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル及びＣ６アルキルからなる群から選択され、
Ｒ１８及びＲ１９は各々独立に式（Ｂ－ＩＶ）の置換基からなる群から選択され、
【0148】
【化25】
波形の結合は式（Ｂ－Ｉ）との結合位置を示し、
Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８、Ｒ２９及びＲ３０は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ３１及びＲ３２は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル及び置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキルからなる群から選択されるか、或いはＲ３１及びＲ３２はヘテロシクロアルキル又はヘテロアリールからなる群から選択される単環を形成し、
Ｒ３３、Ｒ３４及びＲ３５は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、エーテル、－ＯＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－及び－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－からなる群から選択され、
Ｒ３６は水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル及びヘテロアリールからなる群から選択され、
ｍは０～２０の整数である。
【0149】
［実施態様項３］
アミノアルキル置換ジシロキサンが以下に示すものからなる群から選択される化合物である、実施態様項１又は実施態様項２に記載の方法。
アミノアルキル置換ジシロキサンが以下に示すものからなる群から選択される化合物である、実施態様項１又は実施態様項２に記載の方法。
【0150】
【化26】
【0151】
【化27】
【0152】
［実施態様項４］
１以上の第一級アミン基を含むジ又はポリアミンが、次の式（Ｂ－ＩＩ）の化合物である、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載の方法。
１以上の第一級アミン基を含むジ又はポリアミンが、次の式（Ｂ－ＩＩ）の化合物である、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載の方法。
【0153】
【化28】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ７及びＲ８は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル及び置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキルからなる群から選択されるか、或いはＲ７及びＲ８はヘテロシクロアルキル又はヘテロアリールからなる群から選択される単環を形成し、
Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、エーテル、－ＯＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－及び－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－からなる群から選択され、
ｎは０～２０の整数である。
【0154】
［実施態様項５］
シランが、次の式（Ｂ－ＩＩＩ）の化合物である、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載の方法。
シランが、次の式（Ｂ－ＩＩＩ）の化合物である、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載の方法。
【0155】
【化29】
Ｒ２０はハロゲン化物、フッ化物、塩化物、臭化物及びヨウ化物からなる群から選択され、
Ｒ２１及びＲ２２は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ２３及びＲ２４は各々独立に置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、アリール及びフェニルなる群から選択される。
【0156】
［実施態様項６］
シランが以下のいずれかである、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載の方法。
シランが以下のいずれかである、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載の方法。
【0157】
【化30】
【0158】
［実施態様項７］
混合物を第１の反応で反応させることが混合物を撹拌することを含む、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の方法。
混合物を第１の反応で反応させることが混合物を撹拌することを含む、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の方法。
【0159】
［実施態様項８］
混合物を第１の反応で反応させることが、混合物を第１の時間反応させることを含む、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載の方法。
混合物を第１の反応で反応させることが、混合物を第１の時間反応させることを含む、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載の方法。
【0160】
［実施態様項９］
第１の時間が、約１秒～約１２時間の範囲内の時間である、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載の方法。
第１の時間が、約１秒～約１２時間の範囲内の時間である、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載の方法。
【0161】
［実施態様項１０］
加水分解剤が水性溶液である、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載の方法。
加水分解剤が水性溶液である、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載の方法。
【0162】
［実施態様項１１］
加水分解剤が水である、実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載の方法。
加水分解剤が水である、実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載の方法。
【0163】
［実施態様項１２］
加水分解剤が、第２の時間かけて混合物に添加される、実施態様項１乃至実施態様項１１のいずれか１項に記載の方法。
加水分解剤が、第２の時間かけて混合物に添加される、実施態様項１乃至実施態様項１１のいずれか１項に記載の方法。
【0164】
［実施態様項１３］
第２の時間が、約１秒～約１２時間の範囲内の時間である、実施態様項１乃至実施態様項１２のいずれか１項に記載の方法。
第２の時間が、約１秒～約１２時間の範囲内の時間である、実施態様項１乃至実施態様項１２のいずれか１項に記載の方法。
【0165】
［実施態様項１４］
加水分解剤が混合物に滴下される、実施態様項１乃至実施態様項１３のいずれか１項に記載の方法。
加水分解剤が混合物に滴下される、実施態様項１乃至実施態様項１３のいずれか１項に記載の方法。
【0166】
［実施態様項１５］
当該方法が、アミノアルキル置換ジシロキサンを精製することをさらに含む、実施態様項１乃至実施態様項１４のいずれか１項に記載の方法。
当該方法が、アミノアルキル置換ジシロキサンを精製することをさらに含む、実施態様項１乃至実施態様項１４のいずれか１項に記載の方法。
【0167】
［実施態様項１６］
１以上の方法ステップが、混合物の温度を調節することを含む、実施態様項１乃至実施態様項１５のいずれか１項に記載の方法。
１以上の方法ステップが、混合物の温度を調節することを含む、実施態様項１乃至実施態様項１５のいずれか１項に記載の方法。
【0168】
［実施態様項１７］
混合物を第２の反応で反応させることが、混合物の温度を調節することを含む、実施態様項１乃至実施態様項１６のいずれか１項に記載の方法。
混合物を第２の反応で反応させることが、混合物の温度を調節することを含む、実施態様項１乃至実施態様項１６のいずれか１項に記載の方法。
【0169】
［実施態様項１８］
混合物を第２の反応で反応させることが、混合物を冷却することを含む、実施態様項１乃至実施態様項１７のいずれか１項に記載の方法。
混合物を第２の反応で反応させることが、混合物を冷却することを含む、実施態様項１乃至実施態様項１７のいずれか１項に記載の方法。
【0170】
［実施態様項１９］
当該方法がワンポット合成である、実施態様項１乃至実施態様項１８のいずれか１項に記載の方法。
当該方法がワンポット合成である、実施態様項１乃至実施態様項１８のいずれか１項に記載の方法。
【0171】
［実施態様項２０］
実施態様項１乃至実施態様項１９のいずれか１項に記載の方法で製造されるアミノアルキル置換ジシロキサン。
実施態様項１乃至実施態様項１９のいずれか１項に記載の方法で製造されるアミノアルキル置換ジシロキサン。
【0172】
［実施態様項２１］
次の式（Ｂ－Ｉ）のアミノアルキル置換ジシロキサン。
次の式（Ｂ－Ｉ）のアミノアルキル置換ジシロキサン。
【0173】
【化31】
Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ１６及びＲ１７は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル及びＣ６アルキルからなる群から選択され、
Ｒ１８及びＲ１９は各々独立に式（Ｂ－ＩＶ）の置換基からなる群から選択され、
【0174】
【化32】
波形の結合は式（Ｂ－Ｉ）との結合位置を示し、
Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８、Ｒ２９及びＲ３０は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ３１及びＲ３２は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル及び置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキルからなる群から選択されるか、或いはＲ３１及びＲ３２はヘテロシクロアルキル又はヘテロアリールからなる群から選択される単環を形成しており、
Ｒ３３、Ｒ３４及びＲ３５は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、エーテル、－ＯＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－及び－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－からなる群から選択され、
Ｒ３６は水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル及びヘテロアリールからなる群から選択され、
ｍは０～２０の整数であるが、
アミノアルキル置換ジシロキサンが次式のものでないことを条件とする。
【0175】
【化33】
【0176】
［実施態様項２２］
アミノアルキル置換ジシロキサンが、以下に示すものからなる群から選択される化合物である、実施態様項２１に記載のアミノアルキル置換ジシロキサン。
アミノアルキル置換ジシロキサンが、以下に示すものからなる群から選択される化合物である、実施態様項２１に記載のアミノアルキル置換ジシロキサン。
【0177】
【化34】
【0178】
【化35】
【0179】
燃焼後炭素捕集のための収着剤の物理的特徴を組み込んだ機械学習モデル
一態様では、発電システムを提供する。発電システムは、二酸化炭素の捕集に用いる捕集系と、捕集系を運転するように構成されたコントローラーと、プロセッサーを含むモデリングシステムとを含む。プロセッサーは、モデル訓練データセットを同定するように構成されており、モデル訓練データセットの各インスタンスは、捕集系で使用される収着剤、収着剤の炭素捕集性能値、及び複数の一次的特徴に関連する複数の一次的特徴値を同定する。プロセッサーは、また、複数の一次的特徴の１以上に基づいて、１以上の二次的特徴であって、１以上の二次的特徴の各々が複数の一次的特徴の２以上の組合せである、１以上の二次的特徴を生成し、複数の一次的特徴の各々と１以上の二次的特徴の各々との間の相関度値を含む複数の相関度値を決定するように構成される。プロセッサーは、また、複数の相関度値に基づいてモデル訓練データセットの第１のサブセットを同定し、モデル訓練データセットの第１のサブセットの各インスタンスについて統計的有意性を決定し、統計的有意性に基づいてモデル訓練データセットの第２のサブセットを同定するように構成されており、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについての統計的有意性は所定の閾値未満である。プロセッサーは、さらに、モデル訓練データセットの第２のサブセットに基づいて伝達関数を生成し、伝達関数を用いて、炭素捕集性能値に基づいて捕集系で使用すべき１以上の有望な収着剤を決定するように構成されている。コントローラーは、モデリングシステムで決定した１以上の有望な収着剤を用いて捕集系を運転する。
一態様では、発電システムを提供する。発電システムは、二酸化炭素の捕集に用いる捕集系と、捕集系を運転するように構成されたコントローラーと、プロセッサーを含むモデリングシステムとを含む。プロセッサーは、モデル訓練データセットを同定するように構成されており、モデル訓練データセットの各インスタンスは、捕集系で使用される収着剤、収着剤の炭素捕集性能値、及び複数の一次的特徴に関連する複数の一次的特徴値を同定する。プロセッサーは、また、複数の一次的特徴の１以上に基づいて、１以上の二次的特徴であって、１以上の二次的特徴の各々が複数の一次的特徴の２以上の組合せである、１以上の二次的特徴を生成し、複数の一次的特徴の各々と１以上の二次的特徴の各々との間の相関度値を含む複数の相関度値を決定するように構成される。プロセッサーは、また、複数の相関度値に基づいてモデル訓練データセットの第１のサブセットを同定し、モデル訓練データセットの第１のサブセットの各インスタンスについて統計的有意性を決定し、統計的有意性に基づいてモデル訓練データセットの第２のサブセットを同定するように構成されており、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについての統計的有意性は所定の閾値未満である。プロセッサーは、さらに、モデル訓練データセットの第２のサブセットに基づいて伝達関数を生成し、伝達関数を用いて、炭素捕集性能値に基づいて捕集系で使用すべき１以上の有望な収着剤を決定するように構成されている。コントローラーは、モデリングシステムで決定した１以上の有望な収着剤を用いて捕集系を運転する。
【0180】
別の態様では、二酸化炭素の捕集系の運転に使用される１種以上の有望な収着剤を選択する方法を提供する。本方法は、モデル訓練データセットを同定するステップを含んでおり、モデル訓練データセットの各インスタンスは、捕集系で使用される収着剤、収着剤の炭素捕集性能値、及び複数の一次的特徴に関連する複数の一次的特徴値を同定する。本方法は、複数の一次的特徴の１以上に基づいて、１以上の二次的特徴であって、１以上の二次的特徴の各々が複数の一次的特徴の２以上の組合せである、１以上の二次的特徴を生成するステップと、複数の一次的特徴の各々と１以上の二次的特徴の各々との間の相関度値を含む複数の相関度値を決定するステップと、複数の相関度値に基づいてモデル訓練データセットの第１のサブセットを同定するステップも含む。本方法は、モデル訓練データセットの第１のサブセットの各インスタンスについて統計的有意性を決定するステップと、統計的有意性に基づいてモデル訓練データセットの第２のサブセットを同定するステップであって、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについての統計的有意性は所定の閾値未満である、ステップと、モデル訓練データセットの第２のサブセットに基づいて伝達関数を生成するステップも含む。本方法は、さらに、伝達関数を用いて、炭素捕集性能値に基づいて捕集系で使用すべき１以上の有望な収着剤を決定するステップも含んでおり、コントローラーは、モデリングシステムで決定した１以上の有望な収着剤を用いて捕集系を運転する。
【0181】
一実施形態では、コンピュータープログラムを提供するが、プログラムはコンピューター可読媒体上に実装される。例示的な実施形態では、システムは単一のコンピューターシステムで実行され、サーバーコンピューターとの接続を必要としない。追加の実施形態では、システムはＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）環境（ＷｉｎｄｏｗｓはＭｉｃｒｏｓｏｆｔ社（米国ワシントン州レッドモンド）の登録商標である）で実行される。さらに別の実施形態では、システムはメインフレーム環境及びＵＮＩＸ（登録商標）サーバー環境（ＵＮＩＸはＸ／Ｏｐｅｎ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ（英国バークシャー州レディング）の登録商標である）で実行される。追加の実施形態では、システムはｉＯＳ（登録商標）環境（Ｃｉｓｃｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ社（米国カリフォルニア州サンノゼ）の登録商標である）で実行される。さらに別の実施形態では、システムはＭａｃＯＳ（登録商標）環境（Ａｐｐｌｅ社（米国カリフォルニア州クパチーノ）の登録商標である）で実行される。さらに別の実施形態では、システムはＡｎｄｒｏｉｄ（登録商標）ＯＳ（ＡｎｄｒｏｉｄはＧｏｏｇｌｅ社（米国カリフォルニア州マウンテンビュー）の登録商標である）で実行される。別の実施形態では、システムはＬｉｎｕｘ（登録商標）ＯＳ（ＬｉｎｕｘはＬｉｎｕｓ Ｔｏｒｖａｌｄｓ（米国マサチュ－セッツ州ボストン）の登録商標である）で実行される。アプリケーションは適応性に富み、主要な機能を損なわずに、様々な環境で動作するように設計される。幾つかの実施形態では、システムは、複数のコンピューティングデバイス間に分散した複数のコンポーネントを含む。１以上のコンポーネントは、コンピューター可読媒体に実装されたコンピューター実行可能命令の形態であってもよい。
【0182】
本発明の実施形態は、燃焼後炭素捕集（ＰＣＣ）のための収着剤の物理的特徴を分析するためのシステム及び方法、特に有機金属構造体（ＭＯＦ）の成分及び二酸化炭素（ＣＯ２）の捕集容量におけるそれらの性能に基づいて有機金属構造体（ＭＯＦ）の態様をモデリングするためのシステム及び方法に関する。例示的実施形態では、モデリングシステムは、公知の有機金属構造体（ＭＯＦ）及びそれらの付随成分の性能特性に基づいてモデルを訓練するように構成される。このモデルは次いでそれらのＭＯＦの特定の成分に基づいて他のＭＯＦの予測性能を評価するのに用いられる。かかるモデリングは、科学者及び技術者が各候補を物理的に試験しなくても、様々なＭＯＦを評価するのに役立ち、ＣＯ２の捕集容量の性能が向上したＭＯＦの開発の迅速化につながる。
【0183】
図１４は、石炭火力発電プラント１４１０の排気ガス１４１６から二酸化炭素（ＣＯ２）を捕集する際にある特定のＭＯＦがどの程度の性能を発揮するかを予測するのに使用できる例示的なＰＣＣモデリングシステム１４４０を示す。この例の実施形態では、発電プラント１４４０は送配電網１４１４を介して配電される電力１４１２を発生する。発電プラント１４４０は、排気ガス１４１６からＣＯ２を除去しておいてから、処理した排気を環境に放出するように構成された燃焼後炭素捕集（ＰＣＣ）系１４２０も含む。この例のＰＣＣ系１４２０は、ＰＣＣ系１４２０の捕集機能を発揮する有機金属構造体（ＭＯＦ）１４２２を含む。ＭＯＦ１４２２は、３種類の主成分、すなわち金属１４２４、有機リンカー１４２６及び１以上の官能基１４２８からなる。運転中、ＰＣＣ系１４２０は幾つかの性能結果をもたらすが、これらは本願では説明のため「捕集性能」１４３０（例えばＰＣＣ容量）として表す。ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、ある特定のＭＯＦ（例えば、成分の特定の組合せ及び種々付随する物理的特徴）がＰＣＣ系１４２０に実装したときにどのように機能するか（例えば「実世界」設定での性能予測）を推定するように構成される。
【0184】
この例の実施形態では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、機械学習モデル（例えば教師付き予測モデル）の訓練に使用されるデータを同定して記憶するように構成されたデータ収集・準備モジュール１４４２を含む。この準備モジュール１４４２は、様々な収着剤（例えばＭＯＦ１４２２）の履歴記録並びにそれらに付随する特徴及び公知の性能を記憶する。各履歴記録は、例えば、特定の収着剤の成分のような収着剤データ（例えば二次構造単位（ＳＢＵ）に用いた金属１４２４に関する情報、有機リンカー１４２６に関する情報、及び／又は特定のＭＯＦ１４２２に付随する官能基１４２８又はアミンに関する情報）、収着剤の様々な物理的特徴（例えば細孔径、細孔容積、細孔径分布、表面積など）、並びに収着剤に関する公知の性能データ（例えば等量吸着熱（ＱＳＴ）、ヘンリーの法則の定数（ヘンリー定数）、選択性比、ミリモルＣＯ２毎グラム収着剤で示す収着剤容量、ミリモルＣＯ２毎グラム収着剤毎単位時間で示す収着剤生産性など、特定の圧力及び／又は温度におけるもの）を含むことができる。これらの履歴記録の各々はモデルデータ１４６０として（例えばデータベースに）記憶してもよく、本願に記載の他のデータを含んでいてもよい。これらのデータの一部は刊行物から収集してもよく、他の記録は、実験室で測定したデータ或いはＰＣＣ系１４２０の運転性能（例えば運転中に収集したデータ）から収集したデータを含んでいてもよい。
【0185】
ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、履歴データの態様に関する単変量データ分析をアナリスト１４０２が行うのに役立つように構成された探索的データ分析モジュール１４４４も含む。例示的実施形態では、探索的データ分析モジュ－ル１４４４は、１つの特徴に対して公知のＭＯＦの１個の成分を表示するグラフを生成してアナリスト１４０２が様々なＭＯＦ間での特徴の傾向をみえるように構成されている。例えば、分析モジュール１４４４は、化学収着剤及び物理収着剤、２種類のＭＯＦ、並びにそれらがヘンリー定数、選択性比、吸着熱、ＰＣＣ容量及びＰＣＣ生産性に関してどのように挙動するか（例えばそれら２種類のＭＯＦ間の複合材として）のプロットを生成することができる。別の例では、分析モジュール１４４４は、物理収着剤又は化学収着剤ＭＯＦにおける様々な金属の種類並びにそれらの各々の吸着熱（例えば各々の金属の種類についての数値範囲、平均値など）のプロットを生成することができる。これらのプロットはモデルデータ１４６０で同定された履歴記録からコンパイル及び生成され、コンピューティングデバイス１４０４のディスプレイを介してアナリスト１４０２に表示することができる。このデータから、アナリスト１４０２は１以上の二次的特徴をさらに同定することができるが、二次的特徴は、以下でさらに説明する通り、２以上の一次的特徴の組合せとすることができる。かかる二次的特徴は後のモデル訓練及び分析に使用し得る。
【0186】
ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、この例の実施形態では、履歴記録の様々な特徴のペア間の正又は負の相関についてモデルデータ１４６０を分析するように構成された相関・二変量分析モジュール１４４６も含む。例えば、この分析モジュール１４４６は、一次的特徴のセット及び場合によって１以上の二次的特徴を同定し、付随する特徴間の相関分析を実行し得る。２つの特徴の特定のペア毎に、分析モジュール１４４６は、相関係数（例えばモデルデータ１４６０の全記録について）を計算するが、相関係数はこれら２つの特徴が互いにどの程度相関するかを示す（例えば正の係数は２つの特徴間の正の相関を示し、負の係数はそれらの２つの特徴間の負の相関を示す）。これらの相関係数は、例えばピアソンの相関係数などとすることができる。これらの相関係数は行列形式でアナリスト１４０２に表示することができ、アナリスト１４０２は様々な特徴ペア間の相関の強さをみれるようになる。幾つかの例では、行列は、例えば、スペクトルの一方の端で強い正の相関を示す色（例えば濃い青）を有し、スペクトルの反対側の端で強い負の相関を示す別の色（例えば濃い赤）を有するカラースペクトルの色で、各相関係数を相関係数の大きさに基づいて色分けして表示するヒートマップであってもよい。幾つかの例では、分析モジュール１４４６は、特徴のペアの各々についてペアプロットを生成してもよく、２つの特徴がどのようなタイプの関係性（例えば線形、非線形など）を有するかをアナリスト１４０２が評価できるようになる。
【0187】
ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、モデルデータ１４６０を用いて回帰分析を行うように構成された回帰分析モジュール１４４８も含む。この例の実施形態では、回帰分析モジュール１４４８は、回帰分析のための着目すべき１以上の特徴を同定する。幾つかの実施形態では、アナリスト１４０２は、上述の相関行列及び／又はペアプロットを調べて、着目すべき特徴のサブセットを選択することができる。幾つかの実施形態では、回帰分析モジュール１４４８は、（例えば行列の相関係数に基づいて）回帰分析のための着目すべき１以上の特徴を自動的に同定し得る。例えば、回帰分析モジュール１４４８は、ＰＣＣ容量が特定の閾値を超える正の相関係数を有する（例えば強い正の相関がある）すべての特徴を選択し得る。幾つかの実施形態では、回帰分析モジュール１４４８は、ＰＣＣ容量が特定の閾値未満である負の相関係数を有する（例えば強い負の相関がある）すべての特徴を選択し得る。幾つかの実施形態では、回帰分析の開始に使用される特徴は、ユーザーなどによって手動で選択される。
【0188】
特徴のサブセットが同定されたら、回帰分析モジュール１４４８は、その特徴のサブセットから開始される回帰分析プロセスを実行する。幾つかの実施形態では、モデルデータ１４６０の一部を、自動的又は手動で訓練データ（例えばこの回帰分析プロセスで使用するため）として同定し、モデルデータ１４６０の残りの部分を、得られるモデルを評価するために残しておいてもよい（例えば６０％訓練データ、４０％テストデータ）。この例の実施形態では、回帰分析プロセスは１以上の段階で実行され、各段階は現在の特徴のセットに対して複数の線形回帰分析を行うことを含む。各段階の結果に基づいて、１以上の特徴が後の分析段階から除外され、ある特定の停止基準が達成されるまで、次の分析段階のためのダウンセレクトした（選択範囲を狭めた）特徴のサブセットが残る。この最終段階で、回帰分析モジュール１４８は、最終的に残るダウンセレクトした特徴を用いて伝達関数を生成する（例えば特定のダウンセレクトした特徴の関数としてのＰＣＣ容量）。この伝達関数を新規ＭＯＦ及びそれに付随する特徴値に適用すると、その新規ＭＯＦがＰＣＣ容量、生産性などに関してどのような性能を発揮するかについて予測することができる。
【0189】
【0190】
図１５は、平衡条件下で測定した合成粉体から動的条件下で測定した基材上の最終フィルムコーティングに移行したときの例示的な収着剤（例えばＭＯＦ）についてのＣＯ２吸着生産性の低下を示すグラフ１５００である。この例の実施形態では、グラフ１５００のＹ軸１５０２は、キログラムＣＯ２（ｋｇＣＯ２）毎キログラム収着剤（ｋｇｓ）毎時（ｈｒ）単位で示すＭＯＦの収着剤生産性である。Ｘ軸は、初期段階１５０４Ａでの平衡粉体生産性から、動的時間効果段階１５０４Ｂ、フィルム物質移動効果段階１５０４Ｃ、熱力学的効果（吸着と脱着の間の作業容量）段階１５０４Ｄを経て、最終フィルム作業生産性段階１５０４Ｅに至るまでのＰＣＣ生産性の幾つかの段階１５０４を示す。この例では、初期段階１５０４Ａにおいて、収着剤は、衡条件下で測定した合成粉体で約０．５８ｋｇＣＯ２／ｋｇｓ／ｈｒの生産性を示す。段階１５０４Ａ～１５０４Ｅの各々で、収着剤は上述の様々な効果に基づく様々な生産性の低下を経る。例えば、動的時間効果段階１５０４Ｂで、収着剤は約０．２降下して計約０．３５ｋｇＣＯ２／ｋｇｓ／ｈｒとなる生産低下１５１２を経る。さらに、例えばフィルム物質移動効果段階１５０４Ｃでは、収着剤は約０．０５降下して計約０．３ｋｇＣＯ２／ｋｇｓ／ｈを僅かに下回る第２の生産低下１５１４を経る。さらに、例えば熱力学的効果作業容量段階１５０４Ｄでは、収着剤は約０．１降下して約０．２ｋｇＣＯ２／ｋｇｓ／ｈｒの最終コーティング作業生産性１５２０までの第３の生産低下１５１６を経る。こうして、この例では、収着剤は、合計で約０．３８ｋｇＣＯ２／ｋｇｓ／ｈｒの生産性低下１５２２、すなわち約６５％の低下（例えば約３５％利用）を経る。このノックダウン効果は、各々の収着剤、フィルムコーティング及びサイクル時間操作に特有である。
【0191】
図１５の例に示す収着剤のＰＣＣ生産性の低下は、一般にコーティングタイプ及び測定タイプの特性に依存し、複数の因子の組合せ（例えば、吸着のサイクル時間の速度論により平衡に達しないこと、コーティング物質移動抵抗、等量吸着熱による収着剤の加熱及び性能容量の低下など）による可能性がある。図１４のＰＣＣモデリングシステム１４４０がない場合、所与の収着剤の最終的な生産性を理解するため、これらの因子のすべてを実験に決定する。
【0192】
低濃度での初期収着については、ヘンリー定数で収着剤の平衡容量が決まる。収着剤ｉの収着剤容量Ｎｉはヘンリー定数Ｈｉの関数であり、収着剤の気相濃度Ｃｉを乗じたものであり、Ｎｉ＝ＨｉＣｉとなる。ヘンリー定数の値が大きいほど、等温線の初期の傾きは大きくなる。このことは、Ｈｉの大きい収着剤は、このような等温線の低濃度線形領域において収着質に対して大きな容量を有していることを意味する。Ｈｉを最大にすると、低い気相収着質濃度での収着剤の生産性も増大する。そこで、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、各種のＭＯＦ成分がヘンリー定数に応じて独立にどのように変化するかを解析することによって、ＣＯ２吸着に対するヘンリー定数が高い収着剤を探索する。ヘンリー定数は熱力学的項（例えば速度論的項ではない）ので、収着剤生産性を決定するのに収着剤の速度論を評価してもよい。これらの測定値は、公知のＭＯＦの文献には通例記載されておらず、そのため、このＰＣＣモデリングシステム１４４０は、最低ＣＯ２気相濃度でＣＯ２最大容量となる可能性のあるＭＯＦ成分を同定するのに、まずヘンリー定数を検索してもよい。速度論的吸収データが利用できる場合、それらはＰＣＣモデリングシステムへの入力として用いられる。
【0193】
図１６Ａ～図１６Ｃは、燃焼後炭素捕集系における有望な収着剤の予測性能を分析するための例示的な方法１６００を示すフローチャートである。幾つかの実施形態では、方法１６００はＰＣＣモデリングシステム１４４０で実行してもよく、同定した収着剤は図１４のＰＣＣ系１４２０。この例の実施形態では、方法１６００は、作業工程１６１０で公知の収着剤（例えば公知の性能データが存在するＭＯＦ）に関するモデル訓練データを収集すること、さもなければ同定することを含む。
【0194】
同定されるモデル訓練データは、例示的実施形態では、モデルデータデータベースのようなデータベースに格納された個々の収着剤のインスタンス並びにそれらの特定の組成及び公知の性能データ（例えば特定の公知の収着剤に関する様々な変数）を含む。各収着剤は、その特定の収着剤インスタンスの成分に関する情報（例えば特定の金属、有機リンカー及び／又は官能基もしくは官能性）、収着剤インスタンスの様々な物理的特徴（例えば細孔径、細孔容積、等量吸着熱、ヘンリー定数、選択性比、ラングミュア／ＢＥＴ表面積、吸収速度など）、収着剤インスタンスに関する公知の性能データ（例えばＰＣＣ容量及び生産性）、並びに場合によっては収着剤インスタンスに関する他の情報、例えば一意識別子又は他の収着剤データ（例えば物理収着剤又は化学収着剤の分類）を含んでいてもよい。金属としては、例えば、ニッケル、クロム、マグネシウム、銅、マンガン、ジルコニウム、亜鉛、コバルト、インジウム、鉄、アルミニウム、ジスプロシウム、チタン、カリウムなど、或いは幾つかの組合せ又は合金が挙げられる。有機リンカーとしては、例えば、１，４－ジオキシド－２，５－ベンゼンジカルボキシレート（ＤＯＢＤＣ）、１，４－ベンゼン－ジカルボキシレート（ＢＤＣ）、４，４’－オキシド－１，１’－ビフェニル－３，３’－ジカルボキシレート（ＤＯＢＰＤＣ）、１，３，５－トリ（１Ｈ－１，２，３－トリゾール－４－イル）ベンゼン）（ＢＴＴｒｉ）、１，３，５－ベンゼントリカルボキシレート（ＢＴＣ）、１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ（１，２－ｄ：４，５－ｄ’）ビストリアゾール（ＢＢＴＡ）、１，１’－ビフェニル－４，４’－ジカルボキシレート（ＢＰＤＣ）、１，１’－ビフェニル－３，３’，５，５’－テトラカルボキシレート（ＢＰＴＣ）、１，５－ジオキシド－２，６－ナフタレンジカルボキシレート（ＤＯＮＤＣ）、１，２，４，５－ベンゼン－テトラ－カルボキシレート（ＢＴＥＣ）、１，４－ビス（１Ｈ－ピラゾール－４－イルエチニル）ベンゼン（ＢＰＥＰ）、２，５－ジ（１Ｈ－１，２，４－トリアゾール－１－イル）テレフタレート（ＢＴＴＡ）、２，４，６－トリス（３，５－ジカルボキシルフェニルアミノ）－１，３，５－トリアジン（ＴＤＰＡＴ）、２，３，５，６－テトラクロロテレフタレート（ＴＣＤＣ）、４，４’－ジ安息香酸－２，２’スルフォン（ＳＢＰＤＣ）などが挙げられる。官能性としては、例えばオープンメタルサイト［ＯＭＳ］、マイクロポロシティ［ＭＰ］、ルイス塩基部位［ＬＢＳ］、極性官能性部位［ＰＦＳ］、合成後修飾［ＰＳＭ］などが挙げられる。金属、リンカー、官能基及び物理的特徴の例を挙げたが、他のものも可能であり、本開示の範囲内である。状況によっては、このような収着剤のモデル訓練データを手動で（例えばアナリスト１４０２によって）収集してモデルデータデータベースに記録してもよい。幾つかの実施形態では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、（例えば他のオンラインデータベースを介して、ＰＣＣ系１４２０を介して取得した性能又は試験データから）このようなデータを収集するように構成し得る。
【0195】
この収着剤データはＰＣＣモデリングシステム１４４０で使用され、この例の実施形態では、有望な収着剤（例えば実世界で未だ研究及び試験されていない金属とリンカーと官能基の新規な組合せ）の予測性能を解析するための機械学習モデルを訓練するためのモデル訓練データとして使用される。このモデル訓練データは、モデル構築の際のラベル付訓練データとして使用できる（例えば公知の結果又は「ラベル」を有する特定の「入力」のモデル訓練データのインスタンス）。幾つかの実施形態では、モデル訓練データの１つのサブセットをモデルの訓練のために同定し、別のサブセットをモデルのテストのために同定してもよい（例えば収着剤の６０％を訓練用に同定し４０％をテスト用に同定する、７０％を訓練用に同定し３０％をテスト用に同定するなど）。幾つかの実施形態では、アナリスト１４０２は訓練及びテストのための収着剤を手動で同定する（例えばデータベースの特定の行によって）。幾つかの実施形態では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は訓練用サブセット及びテスト用サブセットを自動的に同定する（例えば予め設定しておいたパーセンテージの使用、無作為の選択など）。
【0196】
幾つかの実施形態では、方法１６００は、作業工程１６２０で、モデル訓練データについて単変量データ分析の態様を実施することも含む。このデータ分析は、訓練データ総体で、特定の個々の収着剤変数（特定の成分又は特徴など）を他の変数（別の成分、特徴、性能値など）に対して評価することを含む。この分析は、特定の成分又は特徴に付随する高レベルの傾向を特定するのに用いることができる。
【0197】
この例の実施形態では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、着目すべき他のターゲット特徴に対する特定の特徴のプロットを表示するグラフィカルユーザーインターフェースをアナリスト１４０２に提供して、アナリスト１４０２がそれらの特定の特徴間の傾向及び関係を調査できるようにする。インターフェースは、アナリスト１４０２が一次変数（例えばドメインとして）及び着目すべき二次変数（例えば範囲として）を選択できるようにし、次いでＰＣＣモデリングシステム１４４０は、それらの変数を有する訓練データ全体で、平均／平均値／中央値及び／又は棒グラフ、フォレストプロットなどのための数値範囲（例えば連続的二次変数と共に離散値で変動するドメイン）を計算してもよし、或いは散布図などを生成してもよい（例えば連続的な一次変数及び二次変数の場合）。例えば、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、等量吸着熱又はヘンリー定数又は平均細孔径に対する有機リンカーのプロットを生成してもよいし、物理収着剤又は化学収着剤を別個に（例えば色分け又はシェーディングによって）同定してもよい。別の例では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、訓練データで同定された金属の等量吸着熱又は選択性比に対するプロットを生成してもよい。
【0198】
作業工程１６３０において、この例の実施形態では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、モデル訓練で使用する二次的特徴を生成する。二次的特徴は２以上の一次的特徴の組合せである。「一次的特徴」という用語は、等量吸着熱、ヘンリー定数、細孔径、細孔容積、表面積などの、公知の変数（例えば過去に実在した吸着の既存の主要効果パラメーター）の１つをいう。「二次的特徴」という用語は、２つの一次的特徴の間の相互作用に関与する２以上の一次的特徴（例えば相互作用パラメーター）の組合せをいう。幾つかの実施形態では、アナリスト１４０２は、モデルの新たな二次的特徴として組合せる２以上の一次的特徴を指定することによって、ＰＣＣモデリングシステム１４４０内で、手動で二次的特徴を作成し得る。一例では、二次的特徴「Ａ」を（ＢＥＴ表面積×細孔容積（Ｖｐｏｒｅ））として、二次的特徴「Ｂ」を（Ｖｐｏｒｅ×等量吸着熱（ＱＳＴ））として、二次的特徴「Ｃ」を（ＢＥＴ表面積×ＱＳＴ）として作成し得る。これらの二次的特徴は以下で説明するモデル訓練及び分析に使用し得る。
【0199】
幾つかの実施形態では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、自動選択プロセスの使用によって、モデル訓練時に用いる二次的特徴を選択し得る。例えば、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、確率値などを介して、一次的特徴の各々の統計的有意性を分析し得る。確率値（ｐ値）モデルに対する変数の有意性の尺度である。０．０５未満のｐ値は、モデルにおける因子が９５％の信頼度で統計的に有意であり、結果がランダムであることに対する強力な反証を示しており、結果がランダムである確率は５％未満である。
【0200】
幾つかの実施形態では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は所定の数の二次的特徴を選択する。例えば、ＰＣＣモデリングシステム１４４０で分析した一次的特徴の数をｎとすると、二次的特徴の設定数はｎＣとすることができる。この例では、一次的特徴及び二次的特徴の総数（ｎ＋ｎＣ）をＰＣＣモデリングシステム１４４０で自動的に選択し得る。
【0201】
作業工程１６４０において、この例の実施形態では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０はモデルデータの相関及び二変量解析を行う。ここで図１６Ｂを参照すると、この分析は、モデル訓練のための特徴セットを同定することを含む。作業工程１６４２において、モデル訓練のための有望な特徴セットを同定する。この特徴セットは、モデル訓練で使用すべき一次的特徴１６０２（又は一次特徴）及び二次的特徴１６０４（又は二次特徴）のリストを含む。上述の通り、一次的特徴１６０２は、モデルデータ１４６０で収着剤に付される物理的特徴又は公知の変数（例えば吸着熱、細孔径、細孔容積、ヘンリー定数など）のリストを含んでおり、二次的特徴１６０４は作業工程１６３０で定義されるそれらの特徴の組合せを含む。一次的特徴１６０２及び二次的特徴１６０４は、モデル訓練のための「特徴セット」１６０６と総称される。例示的実施形態では、一次的特徴１６０２は、ＰＣＣ容量、ＢＥＴ表面積、ラングミュア表面積、細孔容積（Ｖｐｏｒｅ）、等量吸着熱（ＱＳＴ）及び平均細孔径（Å）を含み、二次的特徴１６０４は、上述の３つの例示的な二次的特徴、すなわち「Ａ」＝（ＢＥＴ表面積×細孔容積（Ｖｐｏｒｅ））、「Ｂ」＝（Ｖｐｏｒｅ×等量吸着熱（ＱＳＴ））及び「Ｃ」＝（ＢＥＴ表面積×ＱＳＴ）を含む。そこで、訓練データは、ｎ次元空間を定義するものとみなすことができ、ｎはモデル訓練に使用される特徴１６０６の数である。
【0202】
作業工程１６４４において、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、特徴セット１６０６における一次的特徴１６０２と二次的特徴１６０４の組合せ毎にペアプロット又は散布図を作成し得る。例えば、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、特徴の組合せ１６０６毎に、訓練データ上のＢＥＴ面積及びＰＣＣ容量を示す第１のペアプロット、訓練データ上のラングミュア表面積及びＰＣＣ容量を示す第２のペアプロット、訓練データ上のＶｐｏｒｅ及びＰＣＣ容量を示す第３のペアプロットなどを生成し得る。ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、アナリスト１４０２による検査及び検討のため、これらのプロットをグラフィカルユーザーインターフェースで表示してもよい。幾つからの組合せについては、これらのプロットは、訓練データ内のこれら２つの変数の間に相関があるか否か、その相関が線形であるか非線形であるか、それらが正の相関であるか負の相関であるかについて、アナリスト１４０２が同定するのに役立つ。さらに、これらのプロットは、訓練データ内の統計的に有意な変数をアナリスト１４０２が同定するのに役立つ。
【0203】
作業工程１６４６において、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、特徴セット１６０６における一次的特徴１６０２と二次的特徴１６０４の様々なペアに関する相関係数の相関行列１６０８を生成する。さらに具体的には、この例の実施形態では、相関行列１６０８はｎ×ｎ行列であり、特徴セット１６０６における個々の特徴１６０２，１６０４には行及び列の両方が割り当てられる（例えば正方形の反射行列）。行列３０８の各セルは、特徴セット１６０６内のある２つの特徴１６０２，１６０４の組合せ（例えばそのセルの特定の行及び列に基づいて）を表し、そのセルに含まれる値は、それら２つの特徴の間の相関の程度又は大きさを表す相関係数である。２つの特徴１６０２，１６０４の各組合せについて、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、作業工程１６４８においてこれら２つの特徴の相関関数を（例えば訓練データ全体で）計算する。相関係数は、この例の実施形態では、＋１．０～－１．０の範囲から正規化され、２つの特徴間で正の相関が強いほど＋１．０に近く、負の相関が強いほど－１．０に近く、中立的な（例えば弱い又は存在しない）相関は０．０に近い（例えばピアソンの相関係数）。作業工程１６５０において、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、これら２つの特徴に付随する相関係数を特定のセル（１又は複数）に配置する。完了すると、この相関行例及びそれらに付随する数値は検査及び検討のためアナリスト１４０２に表示され、幾つかの実施形態では、ヒートマップとして（例えば個々のセルがその値に基づいて色分けされている）提示してもよく、特定の特徴間の正負の相関をアナリスト１４０２が見分けやすくなる。例示的な相関行列１６０８に関する詳細は、図１７に関して後述する。
【0204】
再び図１６Ａを参照すると、この例の方法１６００は作業工程１６６０へと続き、この工程でＰＣＣモデリングシステム１４４０は、他の（例えば未検討の）収着剤のＰＣＣ性能を見積もるのに役立てることのできる伝達関数を生成するための回帰分析を行う。さらに具体的には、図１６Ｃは作業工程１６６０の回帰分析プロセスの例を示す。
【0205】
この例の実施形態では、モデルデータ１４６０から回帰作業工程１６６０の際に使用するためのモデル訓練データのセットを同定する。幾つかの実施形態では、上述の通り、訓練データの特定のインスタンスを（例えばアナリスト１４０２によって）手動で同定してもよいし、或いはＰＣＣモデリングシステム１４４０によって（例えば自動的に）選択してもよい。訓練データは、こうして、どの公知の収着剤がこの特定の回帰分析の範囲内にあるかを表し、残りのモデルデータはこの訓練の結果を検証するために使用できる。
【0206】
作業工程１６６４において、初期特徴セット１６８０に関して、特徴のセットを選択する（例えば全特徴セット１６０６の一次的特徴１６０２及び二次的特徴１６０４から）。幾つかの実施形態では、最初に全特徴セット１６０６のすべての特徴を初期特徴セット１６８０として使用してもよい。別の実施形態では、アナリスト１４０２が初期特徴セット１６８０の特徴を手動で選択する（例えばペアプロット及び／又は相関行列の検査に基づいて）。さらに別の実施形態では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０で初期特徴セット１６８０を自動的に選択してもよい。例えば、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、ＰＣＣ容量について所定の閾値超（例えば０．２超）又は所定の閾値未満（例えば－０．２未満）の相関係数を有する初期特徴セット１６８０にすべての特徴１６０２，１６０４を追加することができる。これらの特徴ｆを、回帰を開始するための現在の特徴セット１６８２として使用する。
【0207】
作業工程１６６６において、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、現在の特徴セットを用いて（例えばＰＣＣ容量及びＣＯ２吸収速度（例えば吸着速度論）に基づいて決定してＰＣＣ生産性が着目すべき従属変数である場合、訓練データの通常の最小二乗モデルフィットを用いて）モデル訓練データについて多重線形回帰を行う。ここで、着目すべきパラメーター（例えばＰＣＣ容量、Å）と、初期特徴セット１６８０について選択した様々な物理的属性（例えばＢＥＴ表面積、細孔容積、等量熱、並びに上述の二次特徴「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」））との間の依存性を調べるため、線形回帰法を次の数式１に適用する。
【0208】
【数1】
【0209】
この回帰において、ｆ現在の特徴１６８２の各々は、数式１において、付随する線形係数ｂｉと共に、Ｘｉで表される。最初にすべての初期特徴１６８０を数式１の伝達関数に含めて回帰を繰り返し、すべての現在の特徴１６８２が所定の閾値を下回るｐ値（例えば９５％の確率で統計的に有意であることを意味する０．０５未満）をもつまで、最も高いｐ値を有する現在の特徴１６８２を除外する。このモデルにおける関連変数は、所定の閾値を下回る確率値（ｐ値）を有するものである。
【0210】
さらに具体的には、この例の実施形態では、繰り返しの各ステップで、現在の特徴１６８２のセットに残る各特徴についてｐ値を生成する。テスト１６６８で、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、現在の特徴１６８２のｐ値を評価することによって回帰が完了したか否かをチェックする。残りの現在の特徴１６８２のｐ値がすべて所定の閾値を下回っていたら、繰り返しを終了する。さもなければ、繰り返しは作業工程１６７０に進む。作業工程１６７０において、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、最も高いｐ値を有する現在の特徴を同定し、次の繰り返しのため現在の特徴１６８２からその特定の特徴を除外する。回帰プロセスは作業工程１６６６に戻り、減少した現在の特徴セット１６８２で継続し、残りの特徴がすべて所定の閾値を下回るまで、再度新たなｐ値を生成する。一次的特徴が閾値を超えるｐ値を有しているが、その一次的特徴を含む二次的特徴が閾値未満のｐ値を有している場合には、その一次的特徴の個々のｐ値が閾値より大きかったとしても、その一次的特徴をモデルの一部として保持する。これは、閾値未満のｐ値をもつ二次的特徴をモデルの一部として保持するために必要とされる。
【0211】
回帰の繰り返しが完了して繰り返しを終えた時には、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、最終特徴セット１６８４に含めるべき１以上の残りの特徴の同定を終えていてもよく、その各々は所定の閾値以下のｐ値を有しており、統計的に有意である。この例の実施形態では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、モデルに過剰適合の兆候がないか最終結果を検査する。最終特徴セット１６８４について、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、ｒ二乗及び調整済みｒ二乗値も生成するが、これら２つの数値間の差は過剰適合の指標となり得る（例えば、それらがかけ離れている場合）。ｒ二乗値と調整済みｒ二乗値との間の差（例えばａｂｓ（ｒ二乗値－調整済みｒ二乗値））が所定の閾値よりも大きい場合、モデルに過剰適合の可能性がある。このような状況では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、最終特徴セット１６８４における残りの特徴の各組合せを解析し、その組合せでモデルを実行して、各組合せについてｒ二乗及び調整済みｒ二乗値を生成し、ｒ二乗値と調整済みｒ二乗値が最も近い（例えば最小のａｂｓ（ｒ二乗値－調整済みｒ二乗値））組合せを選択する。
【0212】
残りの特徴及びそれらに付随する数値を用いてこのモデルから最終的な伝達関数を生成する。さらに具体的には、回帰によって、最終特徴セット１６８４における残りの特徴の各々に最終的な係数、並びに定数（例えばｙ切片）が得られる。そこで、数式１のＸｆ変数の各々を残りの特徴の各々で特定し、各々に付随する係数ｂｆを定数ｂ０と共に数式１に加えるて、最終的な伝達関数を生成する。こうして、この伝達関数を、有望な収着剤及びそれらに付随する数値と共に用いると、その特定の収着剤の予測ＰＣＣ容量を求めることができる。
【0213】
幾つかの実施形態では、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、モデルをテストデータで使用して、それが予測能力の点でどのような性能を発揮するか評価してもよい。例えば、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、訓練データ及びテストデータの両方で線形回帰モデルのための残差プロットを生成して、モデルのパフォーマンスをアナリスト１４０２が評価できるようにする。
【0214】
ある特定の例では、回帰作業工程１６６０は、等量吸着熱（ＱＳＴ）、ＢＥＴ表面積、細孔容積（Ｖｐｏｒｅ）並びに３つの例示的な二次的特徴「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」の初期特徴セットで開始される例示的な訓練セットで行われる。最初の繰り返しで、ＢＥＴ表面積のｐ値が０．９４８で最も高いと同定され、除外される。２回目の繰り返しで、二次的特徴「Ａ」のｐ値が０．７６９で最も高いと同定され、除外される。３回目の繰り返しで、二次的特徴「Ｂ」のｐ値が０．４４１で最も高いと同定され、除外される。４回目の繰り返しで、残ったすべての現在の特徴（例えば、ＱＳＴ、Ｖｐｏｒｅ及び二次的特徴「Ｃ」）のｐ値が０．０５未満となり、これら３つの特徴を最終特徴セットとして回帰繰り返しを終える。ただし、この例では、最終的なｒ二乗値は０．４００で、調整済みｒ二乗値は０．３６３であり、その差は過剰適合の解析のトリガーとなる。最終特徴セット１６８４には３つの特徴が残っているので、これらの特徴の各々の組合せをモデルで検査した（例えば合計３！＝６通りの組合せ、すなわち［ＱＳＴ］、［ＱＳＴ，Ｖｐｏｒｅ］、［ＱＳＴ，Ｖｐｏｒｅ，「Ｃ」］、［Ｖｐｏｒｅ］、［Ｖｐｏｒｅ，「Ｃ」］及び［「Ｃ」］）。この例では、［ＱＳＴ］だけの組合せで０．５６７のｒ二乗値と０．５６０の調整済みｒ二乗値が得られ、差が０．００７と最も低い。そこで、単独の特徴ＱＳＴ及びそれに付随する数値を用いて、残りの特徴が１つだけ（すなわちＸ１＝ＱＳＴ）の最終的な伝達関数、すなわちÅ＝ｂ１Ｘ１＋ｂ０＝０．０３１８×ＱＳＴ－０．４２４３を生成する。ここで、ｂ０＝－０．４２４３は定数である。この特定の例において、テストデータを最終モデルに適用すると、０．３３１のテストｒ二乗値が得られ、訓練モデルのｒ二乗値は０．５６７であった。こうして、等式はｐ値が０．０５未満である１つの特徴しか含んでいない。さらに、テストデータの正のｒ二乗値は、このモデルで、吸着熱（ＱＳＴ）を用いた容量の６０％を説明できることを示している。
【0215】
ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、生成した伝達関数を、例えば、限定されるものではないが、燃焼後炭素系で使用すべき１以上の有望な収着剤を決定することによって、燃焼後炭素捕集系を運転するために用いることができる。例えば、ＰＣＣモデリングシステム１４４０は、燃焼後炭素捕集系の全体的な炭素捕集性能の向上を図るために、伝達関数で求めた炭素捕集性能値に基づいて、１種以上の有望な収着剤を同定することができる。
【0216】
図１７は、相関行列１６０８の例を示す。幾つかの実施形態では、相関行列１６０８はＰＣＣモデリングシステム１４４０によって生成され、図１６Ｂ～図１６Ｃに記載された方法１６００に使用される。この例の実施形態では、相関行列１６０８は９×９の正方形の反射行例である。９行１７０２と９列１７０４が存在し、この例のモデルの主題である９つの特徴１７１２がある。９つの特徴１７１２の各々が、関係する行１７０２と関係する列１７０４とを有する。特徴１７１２は、図１６Ｂ～図１６Ｃに示す例と同様に、６つの一次的（「一次」）特徴１７１２Ａ及び３つの二次的（「二次」）特徴１７１２Ｂを含む。行列の各セルは、そのセルで交差する２つの特徴の間で計算された相関係数を含んでいる。例えば、ＢＥＴ表面積とＰＣＣ容量の相関係数は－０．１２である。
【0217】
本発明の追加の態様を、以下の実施態様項に示す。
【0218】
［実施態様項１］
二酸化炭素の捕集に用いる捕集系と、捕集系を運転するように構成されたコントローラーと、プロセッサーを含むモデリングシステムとを備える発電システムであって、プロセッサーが、モデル訓練データセットを同定するステップであって、モデル訓練データセットの各インスタンスが、捕集系で使用される収着剤、収着剤の炭素捕集性能値、及び複数の一次的特徴に関連する複数の一次的特徴値を同定する、ステップと、複数の一次的特徴の１以上に基づいて１以上の二次的特徴を生成するステップであって、１以上の二次的特徴の各々が複数の一次的特徴の２以上の組合せである、ステップと、複数の一次的特徴の各々と１以上の二次的特徴の各々との間の相関度値を含む複数の相関度値を決定するステップと、複数の相関度値に基づいてモデル訓練データセットの第１のサブセットを同定するステップと、モデル訓練データセットの第１のサブセットの各インスタンスについて統計的有意性を決定するステップと、統計的有意性に基づいてモデル訓練データセットの第２のサブセットを同定するステップであって、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについての統計的有意性が所定の閾値未満である、ステップと、モデル訓練データセットの第２のサブセットに基づいて伝達関数を生成するステップと、伝達関数を用いて、炭素捕集性能値に基づいて捕集系で使用すべき１以上の有望な収着剤を決定するステップとを行うように構成されており、コントローラーが、モデリングシステムで決定した１以上の有望な収着剤を用いて捕集系を運転する、発電システム。
二酸化炭素の捕集に用いる捕集系と、捕集系を運転するように構成されたコントローラーと、プロセッサーを含むモデリングシステムとを備える発電システムであって、プロセッサーが、モデル訓練データセットを同定するステップであって、モデル訓練データセットの各インスタンスが、捕集系で使用される収着剤、収着剤の炭素捕集性能値、及び複数の一次的特徴に関連する複数の一次的特徴値を同定する、ステップと、複数の一次的特徴の１以上に基づいて１以上の二次的特徴を生成するステップであって、１以上の二次的特徴の各々が複数の一次的特徴の２以上の組合せである、ステップと、複数の一次的特徴の各々と１以上の二次的特徴の各々との間の相関度値を含む複数の相関度値を決定するステップと、複数の相関度値に基づいてモデル訓練データセットの第１のサブセットを同定するステップと、モデル訓練データセットの第１のサブセットの各インスタンスについて統計的有意性を決定するステップと、統計的有意性に基づいてモデル訓練データセットの第２のサブセットを同定するステップであって、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについての統計的有意性が所定の閾値未満である、ステップと、モデル訓練データセットの第２のサブセットに基づいて伝達関数を生成するステップと、伝達関数を用いて、炭素捕集性能値に基づいて捕集系で使用すべき１以上の有望な収着剤を決定するステップとを行うように構成されており、コントローラーが、モデリングシステムで決定した１以上の有望な収着剤を用いて捕集系を運転する、発電システム。
【0219】
［実施態様項２］
複数の一次的特徴の１以上に基づいて１以上の二次的特徴を生成するステップが、複数の一次的特徴について単変量データ分析を行うことを含む、実施態様項１に記載の発電システム。
複数の一次的特徴の１以上に基づいて１以上の二次的特徴を生成するステップが、複数の一次的特徴について単変量データ分析を行うことを含む、実施態様項１に記載の発電システム。
【0220】
［実施態様項３］
複数の相関度値を決定するステップが、複数のセルを含む相関行列であって、複数のセルが、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴に関する複数の行と複数の列とに配置されており、複数のセルの各々が複数の相関度値の１つを含む、相関行列を生成することを含む、実施態様項１又は実施態様項２に記載の発電システム。
複数の相関度値を決定するステップが、複数のセルを含む相関行列であって、複数のセルが、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴に関する複数の行と複数の列とに配置されており、複数のセルの各々が複数の相関度値の１つを含む、相関行列を生成することを含む、実施態様項１又は実施態様項２に記載の発電システム。
【0221】
［実施態様項４］
モデリングシステムのプロセッサーが、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴から初期特徴セットを選択するように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載の発電システム。
モデリングシステムのプロセッサーが、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴から初期特徴セットを選択するように構成されている、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載の発電システム。
【0222】
［実施態様項５］
初期特徴セットを選択することが、ユーザーから、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴のうちの１以上の特徴の選択を示すユーザー入力を受け取ることを含む、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載の発電システム。
初期特徴セットを選択することが、ユーザーから、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴のうちの１以上の特徴の選択を示すユーザー入力を受け取ることを含む、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載の発電システム。
【0223】
［実施態様項６］
初期特徴セットを選択することが、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴のうちの１以上の特徴を選択することを含んでおり、１以上の特徴の各々が、所定の閾値よりも大きい相関係数を有する、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載の発電システム。
初期特徴セットを選択することが、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴のうちの１以上の特徴を選択することを含んでおり、１以上の特徴の各々が、所定の閾値よりも大きい相関係数を有する、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載の発電システム。
【0224】
［実施態様項７］
１以上の特徴の各々が、所定の閾値よりも大きい１以上のＰＣＣ性能データ値を有する、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の発電システム。
１以上の特徴の各々が、所定の閾値よりも大きい１以上のＰＣＣ性能データ値を有する、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の発電システム。
【0225】
［実施態様項８］
モデリングシステムのプロセッサーが、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスの各組合せについてｒ二乗及び関連する調整済みｒ二乗値を決定し、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスの各組合せについてｒ二乗値と関連する調整済みｒ二乗値との間の差の値を決定し、差の値に基づいてモデル訓練データセットの第３のサブセットを同定するように構成されており、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについて差の値が所定の閾値よりも大きい、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載の発電システム。
モデリングシステムのプロセッサーが、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスの各組合せについてｒ二乗及び関連する調整済みｒ二乗値を決定し、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスの各組合せについてｒ二乗値と関連する調整済みｒ二乗値との間の差の値を決定し、差の値に基づいてモデル訓練データセットの第３のサブセットを同定するように構成されており、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについて差の値が所定の閾値よりも大きい、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載の発電システム。
【0226】
［実施態様項９］
モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについて差の値が所定の閾値よりも小さい、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載の発電システム。
モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについて差の値が所定の閾値よりも小さい、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載の発電システム。
【0227】
［実施態様項１０］
複数の一次的特徴が少なくとも炭素捕集容量及び等量吸着熱値を含む、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載の発電システム。
複数の一次的特徴が少なくとも炭素捕集容量及び等量吸着熱値を含む、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載の発電システム。
【0228】
［実施態様項１１］
１以上の二次的特徴が、選択性比、細孔容積及び等量吸着熱値の１以上に基づく、実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載の発電システム。
１以上の二次的特徴が、選択性比、細孔容積及び等量吸着熱値の１以上に基づく、実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載の発電システム。
【0229】
［実施態様項１２］
二酸化炭素の捕集系の運転に使用される１種以上の有望な収着剤を選択する方法であって、当該方法が、モデル訓練データセットを同定するステップであって、モデル訓練データセットの各インスタンスが、捕集系で使用される収着剤、収着剤の炭素捕集性能値、及び複数の一次的特徴に関連する複数の一次的特徴値を同定する、ステップと、複数の一次的特徴の１以上に基づいて１以上の二次的特徴を生成するステップであって、１以上の二次的特徴の各々が複数の一次的特徴の２以上の組合せである、ステップと、複数の一次的特徴の各々と１以上の二次的特徴の各々との間の相関度値を含む複数の相関度値を決定するステップと、複数の相関度値に基づいてモデル訓練データセットの第１のサブセットを同定するステップと、モデル訓練データセットの第１のサブセットの各インスタンスについて統計的有意性を決定するステップと、統計的有意性に基づいてモデル訓練データセットの第２のサブセットを同定するステップであって、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについての統計的有意性が所定の閾値未満である、ステップと、モデル訓練データセットの第２のサブセットに基づいて伝達関数を生成するステップと、伝達関数を用いて、炭素捕集性能値に基づいて捕集系で使用すべき１以上の有望な収着剤を決定するステップとを含んでおり、コントローラーが、モデリングシステムで決定した１以上の有望な収着剤を用いて捕集系を運転する、方法。
二酸化炭素の捕集系の運転に使用される１種以上の有望な収着剤を選択する方法であって、当該方法が、モデル訓練データセットを同定するステップであって、モデル訓練データセットの各インスタンスが、捕集系で使用される収着剤、収着剤の炭素捕集性能値、及び複数の一次的特徴に関連する複数の一次的特徴値を同定する、ステップと、複数の一次的特徴の１以上に基づいて１以上の二次的特徴を生成するステップであって、１以上の二次的特徴の各々が複数の一次的特徴の２以上の組合せである、ステップと、複数の一次的特徴の各々と１以上の二次的特徴の各々との間の相関度値を含む複数の相関度値を決定するステップと、複数の相関度値に基づいてモデル訓練データセットの第１のサブセットを同定するステップと、モデル訓練データセットの第１のサブセットの各インスタンスについて統計的有意性を決定するステップと、統計的有意性に基づいてモデル訓練データセットの第２のサブセットを同定するステップであって、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについての統計的有意性が所定の閾値未満である、ステップと、モデル訓練データセットの第２のサブセットに基づいて伝達関数を生成するステップと、伝達関数を用いて、炭素捕集性能値に基づいて捕集系で使用すべき１以上の有望な収着剤を決定するステップとを含んでおり、コントローラーが、モデリングシステムで決定した１以上の有望な収着剤を用いて捕集系を運転する、方法。
【0230】
［実施態様項１３］
複数の一次的特徴の１以上に基づいて１以上の二次的特徴を生成するステップが、複数の一次的特徴について単変量データ分析を行うことを含む、実施態様項１２に記載の方法。
複数の一次的特徴の１以上に基づいて１以上の二次的特徴を生成するステップが、複数の一次的特徴について単変量データ分析を行うことを含む、実施態様項１２に記載の方法。
【0231】
［実施態様項１４］
複数の相関度値を決定するステップが、複数のセルを含む相関行列であって、複数のセルが、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴に関する複数の行と複数の列とに配置されており、複数のセルの各々が複数の相関度値の１つを含む、相関行列を生成することを含む、実施態様項１２又は実施態様項１３に記載の方法。
複数の相関度値を決定するステップが、複数のセルを含む相関行列であって、複数のセルが、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴に関する複数の行と複数の列とに配置されており、複数のセルの各々が複数の相関度値の１つを含む、相関行列を生成することを含む、実施態様項１２又は実施態様項１３に記載の方法。
【0232】
［実施態様項１５］
複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴から初期特徴セットを選択することをさらに含む、実施態様項１２乃至実施態様項１４のいずれか１項に記載の方法。
複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴から初期特徴セットを選択することをさらに含む、実施態様項１２乃至実施態様項１４のいずれか１項に記載の方法。
【0233】
［実施態様項１６］
初期特徴セットを選択することが、ユーザーから、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴のうちの１以上の特徴の選択を示すユーザー入力を受け取ることを含む、実施態様項１２乃至実施態様項１５のいずれか１項に記載の方法。
初期特徴セットを選択することが、ユーザーから、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴のうちの１以上の特徴の選択を示すユーザー入力を受け取ることを含む、実施態様項１２乃至実施態様項１５のいずれか１項に記載の方法。
【0234】
［実施態様項１７］
初期特徴セットを選択することが、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴のうちの１以上の特徴を選択することを含んでおり、１以上の特徴の各々が、所定の閾値よりも大きい相関係数を有する、実施態様項１２乃至実施態様項１６のいずれか１項に記載の方法。
初期特徴セットを選択することが、複数の一次的特徴及び１以上の二次的特徴のうちの１以上の特徴を選択することを含んでおり、１以上の特徴の各々が、所定の閾値よりも大きい相関係数を有する、実施態様項１２乃至実施態様項１６のいずれか１項に記載の方法。
【0235】
［実施態様項１８］
モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスの各組合せについてｒ二乗及び関連する調整済みｒ二乗値を決定するステップ、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスの各組合せについてｒ二乗値と関連する調整済みｒ二乗値との間の差の値を決定するステップ、及び差の値に基づいてモデル訓練データセットの第３のサブセットを同定するステップをさらに含む、実施態様項１２乃至実施態様項１７のいずれか１項に記載の方法。
モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスの各組合せについてｒ二乗及び関連する調整済みｒ二乗値を決定するステップ、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスの各組合せについてｒ二乗値と関連する調整済みｒ二乗値との間の差の値を決定するステップ、及び差の値に基づいてモデル訓練データセットの第３のサブセットを同定するステップをさらに含む、実施態様項１２乃至実施態様項１７のいずれか１項に記載の方法。
【0236】
［実施態様項１９］
モデル訓練データセットの第３のサブセットを同定するステップが、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについて差の値が所定の閾値よりも大きい、実施態様項１８に記載の方法。
モデル訓練データセットの第３のサブセットを同定するステップが、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについて差の値が所定の閾値よりも大きい、実施態様項１８に記載の方法。
【0237】
［実施態様項２０］
モデル訓練データセットの第３のサブセットを同定するステップが、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについて差の値が所定の閾値よりも小さい、実施態様項１８に記載の方法。
モデル訓練データセットの第３のサブセットを同定するステップが、モデル訓練データセットの第２のサブセットの各インスタンスについて差の値が所定の閾値よりも小さい、実施態様項１８に記載の方法。
【0238】
固体収着剤材料
一態様では、官能化収着剤を提供する。官能化収着剤は、収着剤と、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとを含む。収着剤は３μｍ以下の平均粒子長を有する。別の態様では、収着剤は２μｍ以下の平均粒子長を有する。別の態様では、収着剤は１μｍ以下の平均粒子長を有する。
一態様では、官能化収着剤を提供する。官能化収着剤は、収着剤と、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとを含む。収着剤は３μｍ以下の平均粒子長を有する。別の態様では、収着剤は２μｍ以下の平均粒子長を有する。別の態様では、収着剤は１μｍ以下の平均粒子長を有する。
【0239】
今回、収着剤の粒子径の減少、収着剤のアスペクト比の増大及び収着剤の水性合成の１以上によって、ＣＯ２吸収速度が格段に向上した収着剤が得られるという知見が得られた。
【0240】
一般に、収着剤は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切な粒子径を含む。幾つかの実施形態では、収着剤は３μｍ以下、２．９μｍ以下、２．８μｍ以下、２．７μｍ以下、２．６μｍ以下、２．５μｍ以下、２．４μｍ以下、２．３μｍ以下、２．２μｍ以下、２．１μｍ以下、２μｍ以下、１．９μｍ以下、１．８μｍ以下、１．７μｍ以下、１．６μｍ以下、１．５μｍ以下、１．４μｍ以下、１．３μｍ以下、１．２μｍ以下、１．１μｍ以下、１μｍ以下、０．９μｍ以下、０．８μｍ以下、０．７μｍ以下、０．６μｍ以下、０．５μｍ以下、０．４μｍ以下、０．３μｍ以下、０．２μｍ以下又は０．１μｍ以下の平均粒子長を有する。幾つかの実施形態では、収着剤は３μｍ以上、２．９μｍ以上、２．８μｍ以上、２．７μｍ以上、２．６μｍ以上、２．５μｍ以上、２．４μｍ以上、２．３μｍ以上、２．２μｍ以上、２．１μｍ以上、２μｍ以上、１．９μｍ以上、１．８μｍ以上、１．７μｍ以上、１．６μｍ以上、１．５μｍ以上、１．４μｍ以上、１．３μｍ以上、１．２μｍ以上、１．１μｍ以上、１μｍ以上、０．９μｍ以上、０．８μｍ以上、０．７μｍ以上、０．６μｍ以上、０．５μｍ以上、０．４μｍ以上、０．３μｍ以上、０．２μｍ以上又は０．１μｍ以上の平均粒子長を有する。
【0241】
一般に、収着剤は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切なアスペクト比を有する。本願では、アスペクト比は収着剤の平均粒子長と収着剤の平均粒子幅との比である。幾つかの実施形態では、収着剤は、約０～約１の範囲内のアスペクト比を有する。幾つかの実施形態では、収着剤は、１以下、０．９以下、０．８以下、０．７以下、０．６以下、０．５以下、０．４以下、０．３以下、０．２以下又は０．１以下のアスペクト比を有する。幾つかの実施形態では、収着剤は、０．９以上、０．８以上、０．７以上、０．６以上、０．５以上、０．４以上、０．３以上、０．２以上、０．１以上又は０以上のアスペクト比を有する。
【0242】
使用したすべての粒子径測定は、ＳＥＭ画像の粒子長及び粒子幅を個別に測定することによって或いはソフトウェアパッケージによって粒子径分布から求めた平均である。どのように測定するかは実際には重要でないので、使用した方法の詳細を含める必要なないと思料される。
【0243】
幾つかの実施形態では、粒子径は個々の粒子径である。個々の粒子径測定は、ＳＥＭ画像での粒子径の測定によるものなど、当技術分野で公知の適切な手段によって行うことができる。
【0244】
幾つかの実施形態では、粒子径測定値は平均粒子径測定値である。平均粒子径測定は、粒子径分布情報の解析によるものなど、当技術分野で公知の適切な手段によって行うことができる。
【0245】
一般に、収着剤の粒子径は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切な技術によって制御、変更又は減少させることができる。幾つかの実施形態では、粒子径の制御、変更又は減少に適した技術としては、機械的粉砕（例えば乳鉢でのすりつぶし）、マイクロフルイダイザー、乾式ミリング、湿式ミリング、化学的粒度減少（例えば結晶成長阻害剤の導入）、音響キャビテーション、流体力学的キャビテーション及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【0246】
一般に、収着剤は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切な形態とすることができる。幾つかの実施形態では、収着剤は、粉体、ペレット、複合材、バインダーと混合した複合材、フィルム、コーティング、充填ベッド、カラム、モノリス及びこれらの組合せからなる群から選択される形態である。
【0247】
本願に記載の例示的実施形態は収着剤系を含む。一般に、収着剤系は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切な収着剤系とすることができる。幾つかの実施形態では、収着剤系は、官能化収着剤及び任意成分としてのバインダーを含む。幾つかの実施形態では、収着剤系はポリマーフィルム上に配置される。
【0248】
幾つかの実施形態では、収着剤系は１以上の接触器を含む。幾つかの実施形態では、収着剤系は２以上の接触器を含む。幾つかの実施形態では、収着剤系は、吸着サイクル用の接触器及び脱着サイクル用の接触器を含む。接触器は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切な接触器とすることができる。幾つかの実施形態では、収着剤は、接触器の１以上のチャネル内に組み込まれる。幾つかの実施形態では、接触器は収着剤自体から作成される。幾つかの実施形態では、接触器は収着剤系で被覆される。幾つかの実施形態では、接触器は、２以上の収着剤コーティングを含んでおり、その１以上の収着剤コーティングは収着剤系である。
【0249】
幾つかの実施形態では、収着剤系はフレームを含む。フレームは、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切なフレームとすることができる。フレームは、接触器内又は２つの接触器の間に含めることができる。フレームは、１片又は２以上の片のからなる。幾つかの実施形態では、フレームはエアフレームである。幾つかの実施形態では、多角形構成、矩形構成、正方形構成、円形構成、非対称構成及びこれらの組合せからなる群から選択される構成である。幾つかの実施形態では、収着剤系はフレームに装着される。
【0250】
幾つかの実施形態では、収着剤系１以上の濃縮器を含む。濃縮器は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切な濃縮器とすることができる。濃縮器は、受動型濃縮器であっても、能動型濃縮器であってもよい。
【0251】
幾つかの実施形態では、収着剤系は、流体の流れを駆動するように構成された１以上の部品を含む。流体の流れを駆動するように構成された部品は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切な流体の流れを駆動するように構成された部品とすることができる。幾つかの実施形態では、流体の流れを駆動するように構成された部品は、ポンプ、ファン及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【0252】
幾つかの実施形態では、収着剤系は、温度を変更するように構成された１以上の部品を含む。温度を変更するように構成された部品は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切な温度を変更するように構成された部品とすることができる。幾つかの実施形態では、温度を変更するように構成された部品は、ヒーター、冷却器及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【0253】
幾つかの実施形態では、収着剤系は、流体を搬送するように構成された１以上の部品を含む。流体を搬送するように構成された部品は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切な流体を搬送するように構成された部品とすることができる。幾つかの実施形態では、流体を搬送するように構成された部品は、管、多孔管、プラスチック多孔管、高分子多孔管、金属多孔管、複合材多孔管及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【0254】
一般に、官能化収着剤は、本願に記載の官能化収着剤の使用に資する当技術分野で公知の適切な目的に応じて使用し得る。幾つかの実施形態では、官能化収着剤は収着剤系に用いられる。幾つかの実施形態では、官能化収着剤は炭素捕集収着剤系に用いられる。幾つかの実施形態では、官能化収着剤は水分収着剤系に用いられる。幾つかの実施形態では、官能化収着剤は、水の存在下での炭素捕集収着剤系に用いられる。幾つかの実施形態では、官能化収着剤はガスの捕集に用いられる。幾つかの実施形態では、官能化収着剤は、ＣＯ２の燃焼後捕集及び／又はＣＯ２の直接空気捕集のために用いられる。
【0255】
本願に記載の例示的実施形態は収着剤系の製造方法を包含する。一般に、官能化収着剤は、本願に記載の官能化収着剤に資する当技術分野で公知の適切な合成方法で製造される。
【0256】
多くの実施形態では、収着剤系の製造方法は、３μｍ以下の平均粒子長を有する収着剤を製造し、任意段階としてアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドで収着剤を官能化することを含む。幾つかの実施形態では、収着剤系の製造方法は、２μｍ未満の平均粒子長を有する収着剤を製造し、任意段階としてアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドで収着剤を官能化することを含む。幾つかの実施形態では、収着剤系の製造方法は、１μｍ未満の平均粒子長を有する収着剤を製造し、任意段階としてアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドで収着剤を官能化することを含む。
【0257】
幾つかの実施形態では、収着剤系の製造方法は、各々アミノシリコーン基を含む２種以上の官能化リガンドで収着剤を官能化することを含んでおり、アミノシリコーン基は互いに異なる。幾つかの実施形態では、収着剤系の製造方法は、アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドで収着剤を官能化することをさらに含む。幾つかの実施形態では、収着剤系の製造方法は、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドの比を制御することを含む。
【0258】
幾つかの実施形態では、収着剤系の製造方法は、官能化収着剤をアニールすること（アニーリング）をさらに含む。収着剤系のアニーリングによって過剰のリガンドを除去し得る。幾つかの実施形態では、官能化収着剤のアニーリングは、官能化収着剤を昇温下でアニールすることを含む。幾つかの実施形態では、収着剤のアニーリングは、収着剤を約５０℃～約４００℃の温度でアニールすることを含む。幾つかの実施形態では、収着剤のアニーリングは、収着剤を約１００℃～約３００℃の温度でアニールすることを含む。幾つかの実施形態では、収着剤のアニーリングは、収着剤を約１５０℃～約２５０℃の温度でアニールすることを含む。
【0259】
図３４は、例示的な方法のフローチャート３４１０である。この例示的な実施形態では、方法のフローチャート３４１０は、本願に記載の方法の実施形態の例示的なステップを示し、方法の実施形態を限定するものではない。例示的な実施形態では、本方法は、収着剤前駆体と、結晶成長阻害剤と、任意成分としての溶媒と、任意成分としての非溶媒とを含む混合物を形成すること（３４１２）を含む。本方法は、混合物を反応させること（３４１４）も含む。幾つかの実施形態では、収着剤は３μｍ以下の平均粒子長を有する。幾つかの実施形態では、収着剤は２μｍ以下の平均粒子長を有する。幾つかの実施形態では、収着剤は１μｍ以下の平均粒子長を有する。
【0260】
混合物の形成（３４１２）は、当技術分野で公知の適切な手段で行うことができる。幾つかの実施形態では、すべての成分を同時に加える。幾つかの実施形態では、１以上の成分を他の成分とは異なる時点で加える。
【0261】
幾つかの実施形態では、収着剤前駆体は、ＭＯＦリンカー及びＭＯＦ金属又は金属含有クラスターを含む。収着剤前駆体は、混合物の形成（３４１２）前に形成して混合物に単一成分として加えてもよいし、或いは混合物の形成（３４１２）時に混合物中のその場で形成してもよい。例えば、ＭＯＦリンカーを別個に脱プロトン化してから添加してもよいし、或いはその場で脱プロトン化してもよい。同様に、ＭＯＦ金属又は金属含有クラスターを予め形成しておいてから添加してもよいし、或いはその場で形成してもよい。
【0262】
幾つかの実施形態では、溶媒は水性溶媒を含む。幾つかの実施形態では、溶媒は水を含む。水性溶媒の使用は、幾つかの利点をもたらす。特に、水性溶媒の使用は、少なくとも幾つかの公知のＭＯＦ化合物の製造方法と比較して、スケーラビリティ、安全性、コスト及び廃棄物処理の点で利点をもたらす。さらに、水性溶媒中で調製したＭＯＦ化合物は、公知の方法で製造したＭＯＦ化合物よりも、例えば溶媒洗浄などによる精製が概して簡単である。この改善された精製は、公知の方法で同じＭＯＦ化合物の製造に利用される強固に結合した溶媒分子（例えばジメチルホルムアミド（ＤＭＦ））の除去に比べて、本願に記載のＭＯＦ化合物からの溶媒分子（例えば水）の除去が比較的容易であることに由来する。さらに精製したＭＯＦ化合物は、ガス吸収、表面積及び／又は全体的な細孔容積を低下させてしまう強固に結合した溶媒分子を含まない。最後に、毒性の低い精製方法が必要とされるので、精製が改善される。
【0263】
幾つかの実施形態では、溶媒は有機溶媒である。幾つかの実施形態では、溶媒は有機溶媒と水性溶媒との混合物である。
【0264】
一般に、非溶媒は、溶液又は混合物の所定の成分を溶解することができない物質である。幾つかの実施形態では、非溶媒は、反応混合物に含まれる液体系成分である。幾つかの実施形態では、非溶媒は、反応混合物の成分の１つが限られた溶解度しかもたない溶媒である。幾つかの実施形態では、非溶媒は、有機溶媒、水性溶媒及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【0265】
幾つかの実施形態では、結晶成長阻害剤は、サリチル酸、４－フルオロサリチル酸、４，４’－ビフェノール、２，２’－ビピリジン－５，５’－ジカルボン酸（ＢＰＹＤＣ）、２，２’－ビピリジン－５，５’－ジメタノール（ＢＰＹＤＭ）、安息香酸類、ビフェノール類、ビピリジン類及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【0266】
図３５は例示的な方法のフローチャート３５１０である。この例示的な実施形態では、方法のフローチャート３５１０は、本願に記載の方法の実施形態の例示的なステップを示し、方法の実施形態を限定するものではない。例示的な実施形態では、本方法は、収着剤、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンド、任意成分としてアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンド、任意成分としての溶媒、及び任意成分としての非溶媒を含む混合物を形成すること（３５１２）を含む。本方法は、収着剤を官能化すること（３５１４）も含む。
【0267】
幾つかの実施形態では、収着剤を官能化すること（３５１４）は混合物を撹拌することを含む。
【0268】
幾つかの実施形態では、収着剤を官能化すること（３５１４）は不活性ガスの存在下で収着剤を官能化（１１４）することを含む。
【0269】
幾つかの実施形態では、収着剤を官能化すること（３５１４）は収着剤を約０℃～約１００℃の範囲内の温度で官能化すること（３５１４）を含む。幾つかの実施形態では、収着剤を官能化すること（３５１４）は収着剤を約２０℃～約８０℃の範囲内の温度で官能化すること（３５１４）を含む。幾つかの実施形態では、収着剤を官能化すること（３５１４）は収着剤を約２０℃～約６０℃の範囲内の温度で官能化すること（３５１４）を含む。
【0270】
幾つかの実施形態では、収着剤を官能化すること（３５１４）は収着剤を約１分～約７日間にわたって官能化すること（３５１４）を含む。幾つかの実施形態では、収着剤を官能化すること（３５１４）は収着剤を約１時間～約３日間にわたって官能化すること（３５１４）を含む。
【0271】
幾つかの実施形態では、収着剤は官能化（３５１４）の前に脱溶媒される。幾つかの実施形態では、収着剤は官能化（３５１４）の前に乾燥される。
【0272】
幾つかの実施形態では、収着剤は、官能化（３５１４）の後にアニールされる。幾つかの実施形態では、収着剤のアニーリングは、収着剤を昇温下でアニールすることを含む。幾つかの実施形態では、収着剤のアニーリングは、収着剤を約５０℃～約４００℃の温度でアニールすることを含む。幾つかの実施形態では、収着剤のアニーリングは、収着剤を約１００℃～約３００℃の温度でアニールすることを含む。幾つかの実施形態では、収着剤のアニーリングは、収着剤を約１５０℃～約２５０℃の温度でアニールすることを含む。
【0273】
幾つかの実施形態では、溶媒は有機溶媒である。幾つかの実施形態では、溶媒は水性溶媒である。幾つかの実施形態では、溶媒は有機溶媒と水性溶媒との混合物である。
【0274】
一般に、非溶媒は、溶液又は混合物の所定の成分を溶解することができない物質である。幾つかの実施形態では、非溶媒は、反応混合物に含まれる液体系成分である。幾つかの実施形態では、非溶媒は、反応混合物の成分の１つが限られた溶解度しかもたない溶媒である。幾つかの実施形態では、非溶媒は、有機溶媒、水性溶媒及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【0275】
幾つかの実施形態では、非溶媒は官能化に役立つ。幾つかの実施形態では、相対的溶解度によって、官能化の選択性を制御する。例えば、収着剤又はアミンの１種以上は、別の吸着又はアミン又は官能化収着剤に比べて、液体系反応混合物中で異なる溶解度を有し得る。こうして、相対的溶解度によって、反応及び／又は試薬の制限が導入される。
【0276】
多くの実施形態では、本方法は、本願に記載の方法の成功に資する当技術分野で公知の適切なプロセスステップを含んでいてもよい。かかるプロセスステップには、限定されるものではないが、洗浄、乾燥、濾過、精製、分離、遠心分離及びこれらの組合せが挙げられる。幾つかの実施形態では、官能化収着剤を洗浄することをさらに含む。幾つかの実施形態では、官能化収着剤を精製することをさらに含む。幾つかの実施形態では、精製は、蒸留、真空蒸留及び／又は熱の使用を含む。
【0277】
本願に記載の例示的実施形態は、１種以上のガスを捕集する方法を包含する。
【0278】
図３６は例示的な方法のフローチャート３６１０。例示的な実施形態では、方法のフローチャート３６１０は、本願に記載の方法の実施形態の例示的なステップを示し、方法の実施形態を限定するものではない。本方法は、１種以上のガスを含むガス源を官能化収着剤で受けること（３６１２）を含んでおり、官能化収着剤は、収着剤と、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとを含む。幾つかの実施形態では、官能化収着剤は、各々アミノシリコーン基を含む２種以上の官能化リガンドを含んでおり、アミノシリコーン基は互いに異なる。幾つかの実施形態では、官能化収着剤は、アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドをさらに含む。本方法は、１種以上のガスのある量を官能化収着剤で捕集すること（３６１４）も含む。収着剤は、１μｍ以下の平均粒子長を有する。
【0279】
幾つかの実施形態では、本方法は、（Ｉ）１種以上のガスを含むガス源を官能化収着剤で受けるステップ（３６１２）であって、官能化収着剤が、収着剤と、アミノシリコーン基を含む１種以上の官能化リガンドとを含む、ステップ、及び（ＩＩ）１種以上のガスのある量を官能化収着剤で捕集するステップ（３６１４）を含む。
【0280】
一般に、ガス源は、本願に記載の方法に資する当技術分野で公知の適切なガス源とすることができる。幾つかの実施形態では、ガス源は、空気、煙道ガス、燃焼後のガス、天然ガス、シンガス、二酸化炭素、一酸化炭素、水蒸気、水素、窒素、酸素、メタン、オレフィンガス、窒素酸化物、二酸化硫黄、アンモニア、硫化水素及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【0281】
一般に、１種以上のガスは、本願に記載の方法に資する当技術分野で公知の適切なガスとすることができる。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは、空気、煙道ガス、燃焼後のガス、天然ガス、シンガス、二酸化炭素、一酸化炭素、水蒸気、水素、窒素、酸素、メタン、オレフィンガス、窒素酸化物、二酸化硫黄、アンモニア、硫化水素及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【0282】
幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に約０．００１％（ｖ／ｖ）～約４０％（ｖ／ｖ）の範囲内の量で存在する。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に約０．００１％（ｖ／ｖ）～約１５％（ｖ／ｖ）の範囲内の量で存在する。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に約０．００１％（ｖ／ｖ）～約１０％（ｖ／ｖ）の範囲内の量で存在する。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に約０．００１％（ｖ／ｖ）～約５％（ｖ／ｖ）の範囲内の量で存在する。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に約０．００１％（ｖ／ｖ）～約１％（ｖ／ｖ）の範囲内の量で存在する。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に１０％（ｖ／ｖ）超の量で存在する。
【0283】
幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に約１００ｐｐｍｖ～約１０００ｐｐｍｖの範囲内の量で存在する。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に約３００ｐｐｍｖ～約５０００ｐｐｍｖの範囲内の量で存在する。
【0284】
幾つかの実施形態では、１種以上のガスは水蒸気を含まない。
【0285】
幾つかの実施形態では、１種以上のガスは水蒸気を含む。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは約０．００１％（ｖ／ｖ）～約２５％（ｖ／ｖ）の範囲内の量の水蒸気を含む。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは約０．０１％（ｖ／ｖ）～約２０％（ｖ／ｖ）の範囲内の量の水蒸気を含む。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは約０．５％（ｖ／ｖ）～約１５％（ｖ／ｖ）の範囲内の量の水蒸気を含む。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは約０．５％（ｖ／ｖ）～約４％（ｖ／ｖ）の範囲内の量の水蒸気を含む。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは約４％（ｖ／ｖ）～約１５％（ｖ／ｖ）の範囲内の量の水蒸気を含む。
【0286】
幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に約０．００１％（ｖ／ｖ）～約１０％（ｖ／ｖ）の範囲内の量で、かつ水蒸気の存在下で存在する。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に約０．００１％（ｖ／ｖ）～約５％（ｖ／ｖ）の範囲内の量で、かつ水蒸気の存在下で存在する。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に約０．００１％（ｖ／ｖ）～約１％（ｖ／ｖ）の範囲内の量で、かつ水蒸気の存在下で存在する。幾つかの実施形態では、１種以上のガスは原料ガス中に約１０％（ｖ／ｖ）超の量で、かつ水蒸気の存在下で存在する。幾つかの実施形態では、水蒸気は約０．００１％（ｖ／ｖ）～約２５％（ｖ／ｖ）の範囲内の量で存在する幾つかの実施形態では、水蒸気は約０．０１％（ｖ／ｖ）～約２０％（ｖ／ｖ）の範囲内の量で存在する幾つかの実施形態では、水蒸気は約０．５％（ｖ／ｖ）～約１０％（ｖ／ｖ）の範囲内の量で存在する
【0287】
幾つかの実施形態では、１種以上のガスのある量を官能化収着剤で捕集すること（３６１４）は、１種以上のガスのある量を官能化収着剤で吸着することを含む。幾つかの実施形態では、１種以上のガスのある量を官能化収着剤で捕集すること（３６１４）は、水蒸気の存在下で１種以上のガスのある量を官能化収着剤で吸着することを含む。
【0288】
幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約１％（ｖ／ｖ）～約１００％（ｖ／ｖ）の範囲内である。幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約１０％（ｖ／ｖ）～約９０％（ｖ／ｖ）の範囲内である。幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約２０％（ｖ／ｖ）～約８０％（ｖ／ｖ）の範囲内である。幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約３０％（ｖ／ｖ）～約７０％（ｖ／ｖ）の範囲内である。幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約４０％（ｖ／ｖ）～約６０％（ｖ／ｖ）の範囲内である。
【0289】
幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約１％（ｖ／ｖ）～約２５％（ｖ／ｖ）の範囲内である。幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約１％（ｖ／ｖ）～約２０％（ｖ／ｖ）の範囲内である。幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約１％（ｖ／ｖ）～約１５％（ｖ／ｖ）の範囲内である。幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約１％（ｖ／ｖ）～約１０％（ｖ／ｖ）の範囲内である。幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約１％（ｖ／ｖ）～約５％（ｖ／ｖ）の範囲内である。
【0290】
幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約８０％（ｖ／ｖ）～約１００％（ｖ／ｖ）の範囲内である。幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約８５％（ｖ／ｖ）～約１００％（ｖ／ｖ）の範囲内である。幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約９０％（ｖ／ｖ）～約１００％（ｖ／ｖ）の範囲内である。幾つかの実施形態では、官能化収着剤で捕集（３６１４）される１種以上のガス量は、原料ガス中に存在する１種以上のガスの約９５％（ｖ／ｖ）～約１００％（ｖ／ｖ）の範囲内である。
【0291】
幾つかの実施形態では、原料ガスは、水蒸気の量を変更するように調整される。幾つかの実施形態では、水蒸気の量の変更は、水蒸気の量を増加させることを含む。幾つかの実施形態では、水蒸気の量の変更は、水蒸気の量を減少させることを含む。幾つかの実施形態では、水蒸気の量の増加は、水蒸気を原料ガスに添加又は注入することを含む。幾つかの実施形態では、水蒸気の量の減少は、原料ガスから、蒸発、凝縮及び／又は予備吸着によって水蒸気を除去することを含む。幾つかの実施形態では、水蒸気の量の変更は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）及び／又は混合を含む。
【0292】
多くの実施形態では、官能化収着剤、原料ガス、１種以上のガス又はこれらの組合せは、特定の温度にある。各温度は、本願に記載の方法に資するために変更し得る。各温度は、均一な温度プロファイル、勾配温度プロファイル、離散温度プロファイル又はこれらの組合せを有し得る。
【0293】
幾つかの実施形態では、本方法は吸着サイクルを含む。幾つかの実施形態では、本方法は脱着サイクルを含む。幾つかの実施形態では、官能化収着剤、原料ガス、１種以上のガス又はこれらの組合せのうちの１種以上は、ガス吸着サイクル時に約０℃～約１５０℃の範囲内の温度にある。幾つかの実施形態では、官能化収着剤、原料ガス、１種以上のガス又はこれらの組合せのうちの１種以上は、ガス脱着サイクル時に約６０℃～約２５０℃の範囲内の温度にある。
【0294】
幾つかの実施形態では、本方法は温度を制御することを含む。温度は、官能化収着剤、原料ガス、１種以上のガス又はこれらの組合せについて制御することができる。
【0295】
本願に記載の例示的実施形態は、ガス源から１種以上のガスを回収する方法を包含する。
【0296】
図３７は例示的な方法のフローチャート３７１０である。この例示的な実施形態では、方法のフローチャート３７１０は、本願に記載の例示的な実施形態の基本的な方法ステップを示し、本方法の実施形態を限定するものではない。本方法は、１種以上のガスを含むガス源を官能化収着剤で受けること（３７１２）を含んでおり、官能化収着剤は、収着剤と、アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとを含む。幾つかの実施形態では、官能化収着剤は、各々アミノシリコーン基を含む２種以上の官能化リガンドを含んでおり、アミノシリコーン基は互いに異なる。幾つかの実施形態では、官能化収着剤は、アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドをさらに含む。本方法は、１種以上のガスのある量を官能化収着剤で捕集すること（３７１４）も含む。本方法は、１種以上のガスを官能化収着剤から放出させること（３７１６）も含む。収着剤は、１μｍ以下の平均粒子長を有する。
【0297】
幾つかの実施形態では、本方法は、（Ｉ）１種以上のガスを含むガス源を官能化収着剤で受けるステップ（３７１２）であって、官能化収着剤が、収着剤と、アミノシリコーン基を含む１種以上の官能化リガンドとを含むステップと、（ＩＩ）１種以上のガスのある量を官能化収着剤で捕集するステップ（３７１４）と、（ＩＩＩ）１種以上のガスを官能化収着剤から放出させるステップ（３７１６）とを含む。
【0298】
幾つかの実施形態では、１種以上のガスを官能化収着剤から放出させるステップ（３７１６）は、パージガスで１種以上のガスを官能化収着剤から放出させることを含む。幾つかの実施形態では、１種以上のガスを官能化収着剤から放出させるステップ（３７１６）は、官能化収着剤で温度又は圧力の変化を起こすことを含む。
【0299】
幾つかの実施形態では、１種以上のガスは官能化収着剤から受容ガス中に放出される（３７１６）。幾つかの実施形態では、受容ガスは、空気、Ｎ２、蒸気及びこれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、受容ガスは、１種以上のガスを受け取った後、官能化収着剤の存在下から取り除かれる。幾つかの実施形態では、受容ガスは、原料ガスに比べて、１種以上のガスの濃度が高い。
【0300】
本開示技術の追加の態様を、以下の実施態様項に示す。
【0301】
［実施態様項１］
官能化収着剤であって、
収着剤と、
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドと
を含んでおり、収着剤が３μｍ以下の平均粒子長を有する、官能化収着剤。
官能化収着剤であって、
収着剤と、
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドと
を含んでおり、収着剤が３μｍ以下の平均粒子長を有する、官能化収着剤。
【0302】
［実施態様項２］
アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドをさらに含む、実施態様項１に記載の官能化収着剤。
アミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドをさらに含む、実施態様項１に記載の官能化収着剤。
【0303】
［実施態様項３］
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとが、約１０：１～約１：１０の範囲内の比で存在する、実施態様項１又は実施態様項２に記載の官能化収着剤。
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドとアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドとが、約１０：１～約１：１０の範囲内の比で存在する、実施態様項１又は実施態様項２に記載の官能化収着剤。
【0304】
［実施態様項４］
官能化収着剤が、次の式（Ａ－Ｉ）の官能化ＭＯＦ化合物である、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
ＭｘＬｙＦＡ ａＦＢ ｂ （式Ａ－Ｉ）
式中、
ＭはＭＯＦ金属又は金属含有クラスターであり、
ＬはＭＯＦリンカーであり、
ＦＡはアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドであり、
ＦＢはアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドであり、
ｘは１～６の範囲内の数値であり、
ｙは１～６の範囲内の数値であり、
ａは０超２以下の数値であり、
ｂは０～２の範囲内の数値である。
官能化収着剤が、次の式（Ａ－Ｉ）の官能化ＭＯＦ化合物である、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
ＭｘＬｙＦＡ ａＦＢ ｂ （式Ａ－Ｉ）
式中、
ＭはＭＯＦ金属又は金属含有クラスターであり、
ＬはＭＯＦリンカーであり、
ＦＡはアミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドであり、
ＦＢはアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンドであり、
ｘは１～６の範囲内の数値であり、
ｙは１～６の範囲内の数値であり、
ａは０超２以下の数値であり、
ｂは０～２の範囲内の数値である。
【0305】
［実施態様項５］
ＭＯＦ金属又は金属含有クラスターが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、これらのイオン、これらの水和物、これらの塩、これらのハロゲン化物、これらのフッ化物、これらの塩化物、これらの臭化物、これらのヨウ化物、これらの硝酸塩、これらの酢酸塩、これらの硫酸塩、これらのリン酸塩、これらの炭酸塩、これらの酸化物、これらのギ酸塩、これらのカルボン酸塩及びこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
ＭＯＦ金属又は金属含有クラスターが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、これらのイオン、これらの水和物、これらの塩、これらのハロゲン化物、これらのフッ化物、これらの塩化物、これらの臭化物、これらのヨウ化物、これらの硝酸塩、これらの酢酸塩、これらの硫酸塩、これらのリン酸塩、これらの炭酸塩、これらの酸化物、これらのギ酸塩、これらのカルボン酸塩及びこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
【0306】
［実施態様項６］
ＭＯＦリンカーが、ポリトピックリンカー、４，４’－ジヒドロキシ－［１，１’－ビフェニル］－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ）、４，４’－ジオキシドビフェニル－３，３’－ジカルボキシレート（ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４”－ジオキシド－［１，１’：４’，１”－テルフェニル］－３，３”－ジカルボキシレート（ｄｏｔｐｄｃ４－）、２，５－ジオキシドベンゼン－１，４－ジカルボキシレート（ｄｏｂｄｃ４－）、４，６－ジヒドロキシイソフタル酸（ｍ－ｄｏｂｄｃ４－）、３，３’－ジオキシド－ビフェニル－４，４’－ジカルボキシレート（ｐａｒａ－ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ－ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４’－［オキサリルビス（イミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＯＤＡ）、４，４’－［１，４－フェニレンビス－（カルボニルイミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＴＤＡ）、４，４’－ジヒドロキシアゾベンゼン－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ＯＳＡ）、ジカルボン酸塩、テレフタル酸、トリカルボン酸塩、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、アゾレート、テトラアゾレート、１，４－ブタンジカルボン酸、４－オキソピラン－２，６－ジカルボン酸、１，６－ヘキサンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、１，８－ヘプタデカンジカルボン酸、１，９－ヘプタデカンジカルボン酸、ヘプタデカンジカルボン酸、アセチレンジカルボン酸、１，２－ベンゼンジカルボン酸、２，３－ピリジンジカルボン酸、ピリジン－２，３－ジカルボン酸、１，３－ブタジエン－１，４－ジカルボン酸、１，４－ベンゼンジカルボン酸、ｐ－ベンゼンジカルボン酸、イミダゾール－２，４－ジカルボン酸、２－メチルキノリン－３，４－ジカルボン酸、キノリン－２，４－ジカルボン酸、キノキサリン－２，３－ジカルボン酸、６－クロロキノキサリン－２，３－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、キノリン－３，４－ジカルボン酸、７－クロロ－４－ヒドロキシキノリン－２，８－ジカルボン酸、ジイミドジカルボン酸、ピリジン－２，６－ジカルボン酸、２－メチルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、チオフェン－３，４－ジカルボン酸、２－イソプロピルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、テトラヒドロピラン－４，４－ジカルボン酸、ペリレン－３，９－ジカルボン酸、ペリレンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ２００－ジカルボン酸、３，６－ジオキサオクタンジカルボン酸、３，５－シクロヘキサジエン－１，２－ジカルボン酸、オクタンジカルボン酸、ペンタン－３，３－カルボン酸、４，４’－ジアミノ－１，１’－ジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、ベンジジン－３，３’－ジカルボン酸、１，４－ビス－（フェニルアミノ）ベンゼン－２，５－ジカルボン酸、１，１’－ジナフチル－８，８’－ジカルボン酸、７－クロロ－８－メチルキノリン－２，３－ジカルボン酸、１－アニリノアントラキノン－２，４’－ジカルボン酸、ポリテトラヒドロフラン－２５０－ジカルボン酸、１，４－ビス（カルボキシメチル）ピペラジン－２，３－ジカルボン酸、７－クロロキノリン－３，８－ジカルボン酸、１－（４－カルボキシ）フェニル－３－（４－クロロ）フェニルピラゾリン－４，５－ジカルボン酸、１，４，５，６，７，７，－ヘキサクロロ－５－ノルボルネン－２，３－ジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ジカルボン酸、１，４－シクロヘキサンジカルボン酸、ナフタレン－１，８－ジカルボン酸、２－ベンゾイルベンゼン－１，３－ジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ｃｉｓジカルボン酸、２，２’－ビキノリン－４，４’－ジカルボン酸、ピリジン－３，４－ジカルボン酸、３，６，９－トリオキサウンデカンジカルボン酸、ｏ－ヒドロキシベンゾフェノンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ３００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ４００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ６００－ジカルボン酸、ピラゾール－３，４－ジカルボン酸、２，３－ピラジンジカルボン酸、５，６－ジメチル－２，３－ピラジンジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルメタンジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルスルフォンジイミドジカルボン酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸、１，３－アダマンタンジカルボン酸、１，８－ナフタレンジカルボン酸、２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－メトキシ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－ニトロ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－スルホ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、アントラセン－２，３－ジカルボン酸、２’－３’－ジフェニル－ｐ－テルフェニル－４，４”－ジカルボン酸、ジフェニルエーテル－４，４’－ジカルボン酸、イミダゾール－４，５－ジカルボン酸、４（１Ｈ）－オキソチオクロメン－２，８－ジカルボン酸、５－ｔ－ブチル－１，３－ベンゼンジカルボン酸、７，８－キノリンジカルボン酸、４，５－イミダゾールジカルボン酸、４－シクロヘキセン－１，２－ジカルボン酸、ヘキサトリアコンタンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、１，７－ヘプタンジカルボン酸、５－ヒドロキシ－１，３－ベンゼンジカルボン酸、ピラジン－２，３－ジカルボン酸、フラン－２，５－ジカルボン酸、１－ノネン－６，９－ジカルボン酸、エイコセンジカルボン酸、４，４’－ジヒドロキシジフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、１－アミノ－４－メチル－９，１０－ジオキソ－９，１０－ジヒドロアントラセン－２，３－ジカルボン酸、２，５－ピリジンジカルボン酸、シクロヘキセン－２，３－ジカルボン酸、２，９－ジクロロフルオルビン－４，１１－ジカルボン酸、７－クロロ－３－メチルキノリン－６，８－ジカルボン酸、２，４－ジクロロベンゾフェノン－２’，５’－ジカルボン酸、１，３－ベンゼンジカルボン酸、２，６－ピリジンジカルボン酸、１－メチルピロール－３，４－ジカルボン酸、１－ベンジル－１Ｈ－ピロール－３，４－ジカルボン酸、アントラキノン－１，５－ジカルボン酸、３，５－ピラゾールジカルボン酸、２－ニトロベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ヘプタン－１，７－ジカルボン酸、シクロブタン－１，１－ジカルボン酸、１，１４－テトラデカンジカルボン酸、５，６－デヒドロノルボルナン－２，３－ジカルボン酸、５－エチル－２，３－ピリジンジカルボン酸、２－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、７－クロロ－２，３，８－キノリントリカルボン酸、１，２，４－ベンゼントリカルボン酸、１，２，４－ブタントリカルボン酸、２－ホスホノ－１，２，４－ブタントリカルボン酸、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、１－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、４，５－ジヒドロ－４，５－ジオキソ－１Ｈ－ピロロ［２，３－Ｆ］キノリン－２，７，９－トリカルボン酸、５－アセチル－３－アミノ－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、３－アミノ－５－ベンゾイル－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、１，２，３－プロパントリカルボン酸、アウリントリカルボン酸、１，１－ジオキシド－ペリロ［１，１２－ＢＣＤ］チオフェン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレンテトラカルボン酸、ペリレン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレン－１，１２－スルフォン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、メソ－１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、デカン－２，４，６，８－テトラカルボン酸、１，４，７，１０，１３，１６－ヘキサオキサシクロオクタデカン－２，３，１１，１２－テトラカルボン酸、１，２，４，５－ベンゼンテトラカルボン酸、１，２，１１，１２－ドデカンテトラカルボン酸、１，２，５，６－ヘキサンテトラカルボン酸、１，２，７，８－オクタンテトラカルボン酸、１，４，５，８－ナフタレンテトラカルボン酸、１，２，９，１０－デカンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’－ベンゾフェノンテトラカルボン酸、テトラヒドロフランテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロペンタン－１，２，３，４－テトラカルボン酸、ポリトピックリンカー、ジトピックリンカー、トリトピックリンカー、テトラトピックリンカー、ペンタトピックリンカー、ヘキサトピックリンカー、ヘプタトピックリンカー、オクタトピックリンカー、混合リンカー、非対称リンカー、メタロリンカー、Ｎ－複素環式リンカー、これらのプロトン化形、部分又は完全脱プロトン化形並びにこれらの組合せからなる群から選択されるリンカーを含む、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
ＭＯＦリンカーが、ポリトピックリンカー、４，４’－ジヒドロキシ－［１，１’－ビフェニル］－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ）、４，４’－ジオキシドビフェニル－３，３’－ジカルボキシレート（ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４”－ジオキシド－［１，１’：４’，１”－テルフェニル］－３，３”－ジカルボキシレート（ｄｏｔｐｄｃ４－）、２，５－ジオキシドベンゼン－１，４－ジカルボキシレート（ｄｏｂｄｃ４－）、４，６－ジヒドロキシイソフタル酸（ｍ－ｄｏｂｄｃ４－）、３，３’－ジオキシド－ビフェニル－４，４’－ジカルボキシレート（ｐａｒａ－ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ－ｄｏｂｐｄｃ４－）、４，４’－［オキサリルビス（イミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＯＤＡ）、４，４’－［１，４－フェニレンビス－（カルボニルイミノ）］ビス（２－ヒドロキシ安息香酸）（Ｈ４ＴＤＡ）、４，４’－ジヒドロキシアゾベンゼン－３，３’－ジカルボン酸（Ｈ４ＯＳＡ）、ジカルボン酸塩、テレフタル酸、トリカルボン酸塩、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、アゾレート、テトラアゾレート、１，４－ブタンジカルボン酸、４－オキソピラン－２，６－ジカルボン酸、１，６－ヘキサンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、１，８－ヘプタデカンジカルボン酸、１，９－ヘプタデカンジカルボン酸、ヘプタデカンジカルボン酸、アセチレンジカルボン酸、１，２－ベンゼンジカルボン酸、２，３－ピリジンジカルボン酸、ピリジン－２，３－ジカルボン酸、１，３－ブタジエン－１，４－ジカルボン酸、１，４－ベンゼンジカルボン酸、ｐ－ベンゼンジカルボン酸、イミダゾール－２，４－ジカルボン酸、２－メチルキノリン－３，４－ジカルボン酸、キノリン－２，４－ジカルボン酸、キノキサリン－２，３－ジカルボン酸、６－クロロキノキサリン－２，３－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、キノリン－３，４－ジカルボン酸、７－クロロ－４－ヒドロキシキノリン－２，８－ジカルボン酸、ジイミドジカルボン酸、ピリジン－２，６－ジカルボン酸、２－メチルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、チオフェン－３，４－ジカルボン酸、２－イソプロピルイミダゾール－４，５－ジカルボン酸、テトラヒドロピラン－４，４－ジカルボン酸、ペリレン－３，９－ジカルボン酸、ペリレンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ２００－ジカルボン酸、３，６－ジオキサオクタンジカルボン酸、３，５－シクロヘキサジエン－１，２－ジカルボン酸、オクタンジカルボン酸、ペンタン－３，３－カルボン酸、４，４’－ジアミノ－１，１’－ジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニル－３，３’－ジカルボン酸、ベンジジン－３，３’－ジカルボン酸、１，４－ビス－（フェニルアミノ）ベンゼン－２，５－ジカルボン酸、１，１’－ジナフチル－８，８’－ジカルボン酸、７－クロロ－８－メチルキノリン－２，３－ジカルボン酸、１－アニリノアントラキノン－２，４’－ジカルボン酸、ポリテトラヒドロフラン－２５０－ジカルボン酸、１，４－ビス（カルボキシメチル）ピペラジン－２，３－ジカルボン酸、７－クロロキノリン－３，８－ジカルボン酸、１－（４－カルボキシ）フェニル－３－（４－クロロ）フェニルピラゾリン－４，５－ジカルボン酸、１，４，５，６，７，７，－ヘキサクロロ－５－ノルボルネン－２，３－ジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ジカルボン酸、１，４－シクロヘキサンジカルボン酸、ナフタレン－１，８－ジカルボン酸、２－ベンゾイルベンゼン－１，３－ジカルボン酸、１，３－ジベンジル－２－オキソイミダゾリジン－４，５－ｃｉｓジカルボン酸、２，２’－ビキノリン－４，４’－ジカルボン酸、ピリジン－３，４－ジカルボン酸、３，６，９－トリオキサウンデカンジカルボン酸、ｏ－ヒドロキシベンゾフェノンジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ３００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ４００－ジカルボン酸、Ｐｌｕｒｉｏｌ Ｅ６００－ジカルボン酸、ピラゾール－３，４－ジカルボン酸、２，３－ピラジンジカルボン酸、５，６－ジメチル－２，３－ピラジンジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルメタンジイミドジカルボン酸、４，４’－ジアミノジフェニルスルフォンジイミドジカルボン酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸、１，３－アダマンタンジカルボン酸、１，８－ナフタレンジカルボン酸、２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－メトキシ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－ニトロ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、８－スルホ－２，３－ナフタレンジカルボン酸、アントラセン－２，３－ジカルボン酸、２’－３’－ジフェニル－ｐ－テルフェニル－４，４”－ジカルボン酸、ジフェニルエーテル－４，４’－ジカルボン酸、イミダゾール－４，５－ジカルボン酸、４（１Ｈ）－オキソチオクロメン－２，８－ジカルボン酸、５－ｔ－ブチル－１，３－ベンゼンジカルボン酸、７，８－キノリンジカルボン酸、４，５－イミダゾールジカルボン酸、４－シクロヘキセン－１，２－ジカルボン酸、ヘキサトリアコンタンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、１，７－ヘプタンジカルボン酸、５－ヒドロキシ－１，３－ベンゼンジカルボン酸、ピラジン－２，３－ジカルボン酸、フラン－２，５－ジカルボン酸、１－ノネン－６，９－ジカルボン酸、エイコセンジカルボン酸、４，４’－ジヒドロキシジフェニルメタン－３，３’－ジカルボン酸、１－アミノ－４－メチル－９，１０－ジオキソ－９，１０－ジヒドロアントラセン－２，３－ジカルボン酸、２，５－ピリジンジカルボン酸、シクロヘキセン－２，３－ジカルボン酸、２，９－ジクロロフルオルビン－４，１１－ジカルボン酸、７－クロロ－３－メチルキノリン－６，８－ジカルボン酸、２，４－ジクロロベンゾフェノン－２’，５’－ジカルボン酸、１，３－ベンゼンジカルボン酸、２，６－ピリジンジカルボン酸、１－メチルピロール－３，４－ジカルボン酸、１－ベンジル－１Ｈ－ピロール－３，４－ジカルボン酸、アントラキノン－１，５－ジカルボン酸、３，５－ピラゾールジカルボン酸、２－ニトロベンゼン－１，４－ジカルボン酸、ヘプタン－１，７－ジカルボン酸、シクロブタン－１，１－ジカルボン酸、１，１４－テトラデカンジカルボン酸、５，６－デヒドロノルボルナン－２，３－ジカルボン酸、５－エチル－２，３－ピリジンジカルボン酸、２－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、７－クロロ－２，３，８－キノリントリカルボン酸、１，２，４－ベンゼントリカルボン酸、１，２，４－ブタントリカルボン酸、２－ホスホノ－１，２，４－ブタントリカルボン酸、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、１－ヒドロキシ－１，２，３－プロパントリカルボン酸、４，５－ジヒドロ－４，５－ジオキソ－１Ｈ－ピロロ［２，３－Ｆ］キノリン－２，７，９－トリカルボン酸、５－アセチル－３－アミノ－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、３－アミノ－５－ベンゾイル－６－メチルベンゼン－１，２，４－トリカルボン酸、１，２，３－プロパントリカルボン酸、アウリントリカルボン酸、１，１－ジオキシド－ペリロ［１，１２－ＢＣＤ］チオフェン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレンテトラカルボン酸、ペリレン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ペリレン－１，１２－スルフォン－３，４，９，１０－テトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、メソ－１，２，３，４－ブタンテトラカルボン酸、デカン－２，４，６，８－テトラカルボン酸、１，４，７，１０，１３，１６－ヘキサオキサシクロオクタデカン－２，３，１１，１２－テトラカルボン酸、１，２，４，５－ベンゼンテトラカルボン酸、１，２，１１，１２－ドデカンテトラカルボン酸、１，２，５，６－ヘキサンテトラカルボン酸、１，２，７，８－オクタンテトラカルボン酸、１，４，５，８－ナフタレンテトラカルボン酸、１，２，９，１０－デカンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’－ベンゾフェノンテトラカルボン酸、テトラヒドロフランテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロペンタン－１，２，３，４－テトラカルボン酸、ポリトピックリンカー、ジトピックリンカー、トリトピックリンカー、テトラトピックリンカー、ペンタトピックリンカー、ヘキサトピックリンカー、ヘプタトピックリンカー、オクタトピックリンカー、混合リンカー、非対称リンカー、メタロリンカー、Ｎ－複素環式リンカー、これらのプロトン化形、部分又は完全脱プロトン化形並びにこれらの組合せからなる群から選択されるリンカーを含む、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
【0307】
［実施態様項７］
前記収着剤が０．２超のアスペクト比を有する、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
前記収着剤が０．２超のアスペクト比を有する、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
【0308】
［実施態様項８］
前記収着剤が１μｍ未満の平均粒子長を有する、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
前記収着剤が１μｍ未満の平均粒子長を有する、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
【0309】
［実施態様項９］
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドが、以下の式（Ａ－ＩＩ）、式（Ａ－ＩＩＩ）、式（Ａ－ＩＶ）、式（Ａ－Ｖ）、式（Ａ－ＶＩ）又は式（Ａ－ＶＩＩ）のアミノ置換シロキサンである、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンドが、以下の式（Ａ－ＩＩ）、式（Ａ－ＩＩＩ）、式（Ａ－ＩＶ）、式（Ａ－Ｖ）、式（Ａ－ＶＩ）又は式（Ａ－ＶＩＩ）のアミノ置換シロキサンである、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
【0310】
【化36】
【0311】
【化37】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１３、Ｒ１４及びＲ１８は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、アリール、フェニル、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ５、Ｒ６、Ｒ１１、Ｒ１５及びＲ１７は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル及びＣ６アルキルからなる群から選択され、
Ｒ７、Ｒ８、Ｒ１２及びＲ１６は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル及び次の式（Ａ－ＶＩＩＩ）の置換基からなる群から選択され、
【0312】
【化38】
波形の結合は式（Ａ－ＩＩ）又は式（Ａ－ＩＩＩ）又は式（Ａ－ＩＶ）又は式（Ａ－Ｖ）又は式（Ａ－ＶＩ）又は式（Ａ－ＶＩＩ）との結合位置を示し、
Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３及びＲ２４は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、置換又は非置換線状ヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状ヘテロアルキル、置換又は非置換枝分れヘテロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル及びヘキシルからなる群から選択され、
Ｒ２５及びＲ２６は各々独立に水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル及び置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキルからなる群から選択されるか、或いはＲ２５及びＲ２６が一緒にヘテロシクロアルキル又はヘテロアリールからなる群から選択される単環を形成し、
Ｒ２７、Ｒ２８及びＲ２９は各々独立に直接結合、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、エーテル、－ＯＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２－、－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－及び－ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－からなる群から選択され、
Ｒ３０は水素、置換又は非置換線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ６線状アルキル、置換又は非置換Ｃ１－Ｃ３線状アルキル、置換又は非置換枝分れアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６枝分れアルキル、メチル、エチル、プロピル、置換又は非置換シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ３－Ｃ６シクロアルキル、置換又は非置換Ｃ４－Ｃ６シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル及びヘテロアリールからなる群から選択され、
ｊは０～２０の整数であり、
ｋは０～２０の整数であり、
ｍは０～２０の整数であり、
ｎは０～２０の整数である。
【0313】
［実施態様項１０］
１以上の官能化リガンドが以下のものからなる群から選択されるアミノシリコーン基を含む、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
１以上の官能化リガンドが以下のものからなる群から選択されるアミノシリコーン基を含む、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載の官能化収着剤。
【0314】
【化39】
【0315】
【化40】
【0316】
【化41】
【0317】
【化42】
【0318】
【化43】
【0319】
【化44】
【0320】
［実施態様項１１］
実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載の官能化収着剤を含む収着剤系。
実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載の官能化収着剤を含む収着剤系。
【0321】
［実施態様項１２］
収着剤の製造方法であって、当該方法が、
収着剤前駆体、結晶成長阻害剤、任意成分としての溶媒、及び任意成分としての非溶媒を含む混合物を形成すること、及び
上記混合物を反応させること
を含んでおり、上記収着剤が３μｍ以下の平均粒子長を有する、方法。
収着剤の製造方法であって、当該方法が、
収着剤前駆体、結晶成長阻害剤、任意成分としての溶媒、及び任意成分としての非溶媒を含む混合物を形成すること、及び
上記混合物を反応させること
を含んでおり、上記収着剤が３μｍ以下の平均粒子長を有する、方法。
【0322】
［実施態様項１３］
収着剤前駆体がＭＯＦリンカー及びＭＯＦ金属又は金属含有クラスターを含む、実施態様項１２に記載の方法。
収着剤前駆体がＭＯＦリンカー及びＭＯＦ金属又は金属含有クラスターを含む、実施態様項１２に記載の方法。
【0323】
［実施態様項１４］
溶媒が水性溶媒を含む、実施態様項１２又は実施態様項１３に記載の方法。
溶媒が水性溶媒を含む、実施態様項１２又は実施態様項１３に記載の方法。
【0324】
［実施態様項１５］
結晶成長阻害剤が、サリチル酸、４－フルオロサリチル酸、４，４’－ビフェノール、２，２’－ビピリジン－５，５’－ジカルボン酸（ＢＰＹＤＣ）、２，２’－ビピリジン－５，５’－ジメタノール（ＢＰＹＤＭ）、安息香酸類、ビフェノール類、ビピリジン類及びこれらの組合せからなる群から選択される、実施態様項１２乃至実施態様項１４のいずれか１項に記載の方法。
結晶成長阻害剤が、サリチル酸、４－フルオロサリチル酸、４，４’－ビフェノール、２，２’－ビピリジン－５，５’－ジカルボン酸（ＢＰＹＤＣ）、２，２’－ビピリジン－５，５’－ジメタノール（ＢＰＹＤＭ）、安息香酸類、ビフェノール類、ビピリジン類及びこれらの組合せからなる群から選択される、実施態様項１２乃至実施態様項１４のいずれか１項に記載の方法。
【0325】
［実施態様項１６］
官能化収着剤の製造方法であって、当該方法が、
（Ｉ）混合物であって、
実施態様項１２乃至実施態様項１５のいずれか１項に記載の方法で製造した収着剤、
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンド、
任意成分としてアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンド、
任意成分としての溶媒、及び
任意成分としての非溶媒
を含む混合物を形成するステップと、
（ＩＩ）収着剤を官能化するステップと
を含む、方法。
官能化収着剤の製造方法であって、当該方法が、
（Ｉ）混合物であって、
実施態様項１２乃至実施態様項１５のいずれか１項に記載の方法で製造した収着剤、
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンド、
任意成分としてアミノシリコーン基を含まない１以上の官能化リガンド、
任意成分としての溶媒、及び
任意成分としての非溶媒
を含む混合物を形成するステップと、
（ＩＩ）収着剤を官能化するステップと
を含む、方法。
【0326】
［実施態様項１７］
１種以上のガスを捕集する方法であって、当該方法が、
（Ｉ）１種以上のガスを含むガス源を官能化収着剤で受けるステップであって、官能化収着剤が、
３μｍ以下の平均粒子長を有する収着剤、及び
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンド
を含む、ステップと、
（ＩＩ）１種以上のガスのある量を官能化収着剤で捕集するステップと
を含む、方法。
１種以上のガスを捕集する方法であって、当該方法が、
（Ｉ）１種以上のガスを含むガス源を官能化収着剤で受けるステップであって、官能化収着剤が、
３μｍ以下の平均粒子長を有する収着剤、及び
アミノシリコーン基を含む１以上の官能化リガンド
を含む、ステップと、
（ＩＩ）１種以上のガスのある量を官能化収着剤で捕集するステップと
を含む、方法。
【0327】
［実施態様項１８］
ガス源が、空気、煙道ガス、燃焼後のガス、天然ガス、シンガス、二酸化炭素、一酸化炭素、水蒸気、水素、窒素、酸素、メタン、オレフィンガス、窒素酸化物、二酸化硫黄、アンモニア、硫化水素及びこれらの組合せからなる群から選択される、実施態様項１７に記載の方法。
ガス源が、空気、煙道ガス、燃焼後のガス、天然ガス、シンガス、二酸化炭素、一酸化炭素、水蒸気、水素、窒素、酸素、メタン、オレフィンガス、窒素酸化物、二酸化硫黄、アンモニア、硫化水素及びこれらの組合せからなる群から選択される、実施態様項１７に記載の方法。
【0328】
［実施態様項１９］
１種以上のガスが、空気、煙道ガス、燃焼後のガス、天然ガス、シンガス、二酸化炭素、一酸化炭素、水蒸気、水素、窒素、酸素、メタン、オレフィンガス、窒素酸化物、二酸化硫黄、アンモニア、硫化水素及びこれらの組合せからなる群から選択される、実施態様項１７又は実施態様項１８に記載の方法。
１種以上のガスが、空気、煙道ガス、燃焼後のガス、天然ガス、シンガス、二酸化炭素、一酸化炭素、水蒸気、水素、窒素、酸素、メタン、オレフィンガス、窒素酸化物、二酸化硫黄、アンモニア、硫化水素及びこれらの組合せからなる群から選択される、実施態様項１７又は実施態様項１８に記載の方法。
【0329】
［実施態様項２０］
１種以上のガスを回収する方法であって、当該方法が、
実施態様項１７乃至実施態様項１９のいずれか１項に記載の方法で１種以上のガスを捕集することと、
（ＩＩＩ）１種以上のガスを官能化収着剤から放出させること
を含む、方法。
１種以上のガスを回収する方法であって、当該方法が、
実施態様項１７乃至実施態様項１９のいずれか１項に記載の方法で１種以上のガスを捕集することと、
（ＩＩＩ）１種以上のガスを官能化収着剤から放出させること
を含む、方法。
【0330】
［実施例］
これ以上説明しなくても、当業者であれば、以上の説明から、本発明を最大限活用できると思料される。以下の実施例は、単なる例示にすぎず、本開示を限定するものではない。以下の実施例のための出発物質は、別の実施形態で手順について説明した特定の調製作業で調製したものとは限らない。また、本明細書に記載された数値範囲は、下限値から上限値までのあらゆる値を包含する。例えば、範囲について１０～５０と記載されている場合、本明細書では、１２～３０、２０～４０、３０～５０のような値が明示的に記載されているものとする。以下の実施例のための出発物質は、別の実施形態で手順について説明した特定の調製作業で調製したものとは限らない。また、本明細書に記載された数値範囲は、下限値から上限値までのあらゆる値を包含する。例えば、範囲が１０～５０と記載されている場合、１２～３０、２０～４０、又は３０～５０などの値が本明細書に明示的に列挙されることが意図されている。これらは、具体的に意図されているものの一例にすぎず、記載された下限と上限の間の数値のあらゆる可能な組合せが、本願に明示的に記載されていると解される。
これ以上説明しなくても、当業者であれば、以上の説明から、本発明を最大限活用できると思料される。以下の実施例は、単なる例示にすぎず、本開示を限定するものではない。以下の実施例のための出発物質は、別の実施形態で手順について説明した特定の調製作業で調製したものとは限らない。また、本明細書に記載された数値範囲は、下限値から上限値までのあらゆる値を包含する。例えば、範囲について１０～５０と記載されている場合、本明細書では、１２～３０、２０～４０、３０～５０のような値が明示的に記載されているものとする。以下の実施例のための出発物質は、別の実施形態で手順について説明した特定の調製作業で調製したものとは限らない。また、本明細書に記載された数値範囲は、下限値から上限値までのあらゆる値を包含する。例えば、範囲が１０～５０と記載されている場合、１２～３０、２０～４０、又は３０～５０などの値が本明細書に明示的に列挙されることが意図されている。これらは、具体的に意図されているものの一例にすぎず、記載された下限と上限の間の数値のあらゆる可能な組合せが、本願に明示的に記載されていると解される。
【0331】
官能化収着剤及び水管理を用いる二酸化炭素捕集系
例Ａ１． 水分等温線の比較
ＡＥＡＭ、スペルミジン、スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５のハイブリッドアミン（「ハイブリッド化合物１」）及びスペルミン：ＡＥＡＭ＝０．３２：０．４６のハイブリッドアミン（「ハイブリッド化合物２」）で官能化した収着剤の、ＤＶＳ量測定法により２５℃で測定した相対湿度の関数としてのＨ２Ｏ吸着容量を図５に示す。この図は、水分吸着等温線並びにＨ２Ｏの単層吸着のニーポイントの起こる相対湿度が官能化収着剤の化学構造によって変化することを示している。図５に示すように、ＡＥＡＭを除くすべての収着剤が、タイプＩＶに最も近い形状の吸湿等温線を有しており、Ｈ２Ｏの単層被覆及び吸着に対応するニーポイントまでの平坦な領域を、２種類のハイブリッド化合物では相対湿度約３０％に、スペルミジンでは約３５％に含んでいる。
例Ａ１． 水分等温線の比較
ＡＥＡＭ、スペルミジン、スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５のハイブリッドアミン（「ハイブリッド化合物１」）及びスペルミン：ＡＥＡＭ＝０．３２：０．４６のハイブリッドアミン（「ハイブリッド化合物２」）で官能化した収着剤の、ＤＶＳ量測定法により２５℃で測定した相対湿度の関数としてのＨ２Ｏ吸着容量を図５に示す。この図は、水分吸着等温線並びにＨ２Ｏの単層吸着のニーポイントの起こる相対湿度が官能化収着剤の化学構造によって変化することを示している。図５に示すように、ＡＥＡＭを除くすべての収着剤が、タイプＩＶに最も近い形状の吸湿等温線を有しており、Ｈ２Ｏの単層被覆及び吸着に対応するニーポイントまでの平坦な領域を、２種類のハイブリッド化合物では相対湿度約３０％に、スペルミジンでは約３５％に含んでいる。
【0332】
例Ａ２． ハイブリッド化合物１の水分吸着等温線
ハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＨ２Ｏ吸着容量を、様々な温度での相対湿度の関数として図６に示す。ＤＶＳ量測定法で測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＨ２Ｏ吸着容量を、様々な温度でのＨ２Ｏ分圧（ｋＰａ）の関数として図７に示す。これらの図は、絶対Ｈ２Ｏ分圧の関数として変化するものの、水分等温線の形状、そしてＨ２Ｏの単層吸着のニーポイントが起こる相対湿度は、温度が変化してもほぼ同じままであることを示している。
ハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＨ２Ｏ吸着容量を、様々な温度での相対湿度の関数として図６に示す。ＤＶＳ量測定法で測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＨ２Ｏ吸着容量を、様々な温度でのＨ２Ｏ分圧（ｋＰａ）の関数として図７に示す。これらの図は、絶対Ｈ２Ｏ分圧の関数として変化するものの、水分等温線の形状、そしてＨ２Ｏの単層吸着のニーポイントが起こる相対湿度は、温度が変化してもほぼ同じままであることを示している。
【0333】
例Ａ３． ハイブリッド化合物１の吸着性能
ＤＶＳ量測定法を用いて４．５体積％ＣＯ２下４０℃で測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＣＯ２及びＨ２Ｏ吸着性能を、相対湿度の関数として、図８に示す。この図はＣＯ２吸着が相対湿度に影響されることを示唆している。Ｈ２Ｏの単分子膜吸着のニーポイントは、図５のハイブリッド化合物１に示すように、臨界的閾値のように思われる。ＤＶＳ重量測定法は堆積質量の変化の測定に基づくので、二成分系（例えばこの場合にはＣＯ２及びＨ２Ｏ）における個々の成分を区別できないため、ＣＯ２吸着対Ｈ２Ｏ吸着の個々の量を正確に計算することはできない。ＣＯ２及びＨ２Ｏ吸着を区別して定量的に評価するには、ＣＯ２及びＨ２Ｏ用に設計された個別のセンサーを備える破過試験装置及び分析装置を使用すべきである。
ＤＶＳ量測定法を用いて４．５体積％ＣＯ２下４０℃で測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＣＯ２及びＨ２Ｏ吸着性能を、相対湿度の関数として、図８に示す。この図はＣＯ２吸着が相対湿度に影響されることを示唆している。Ｈ２Ｏの単分子膜吸着のニーポイントは、図５のハイブリッド化合物１に示すように、臨界的閾値のように思われる。ＤＶＳ重量測定法は堆積質量の変化の測定に基づくので、二成分系（例えばこの場合にはＣＯ２及びＨ２Ｏ）における個々の成分を区別できないため、ＣＯ２吸着対Ｈ２Ｏ吸着の個々の量を正確に計算することはできない。ＣＯ２及びＨ２Ｏ吸着を区別して定量的に評価するには、ＣＯ２及びＨ２Ｏ用に設計された個別のセンサーを備える破過試験装置及び分析装置を使用すべきである。
【0334】
例Ａ４． 温度、水分含量及び相対湿度の関数としてのハイブリッド化合物１の吸着性能
ＤＶＳ量測定法を用いて４．５体積％ＣＯ２下で測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＣＯ２吸着性能を、様々な温度での水圧（ｋＰａ）の関数として図９に示す。ＤＶＳ量測定法を用いて測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＨ２Ｏ吸着容量を、様々な温度での水圧（ｋＰａ）の関数として図１０に示す。ＤＶＳ量測定法を用いて測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＣＯ２吸着性能を、様々な温度での相対湿度の関数として図１１に示す。これらの図は、ハイブリッド化合物１の吸着性能が温度及び水圧によって変動するものの、温度及び水分含量の調節による相対湿度の調整によって高い性能を維持できることを示している。これらの図は、さらに、ＣＯ２吸着が相対湿度に影響されることを示唆している。Ｈ２Ｏの単分子膜吸着のニーポイントは、図５のハイブリッド化合物１に示すように、臨界的閾値のように思われる。同様に、ＣＯ２及びＨ２Ｏ吸着を区別して定量的に評価するには、ＣＯ２及びＨ２Ｏ用に設計された個別のセンサーを備える破過試験装置及び分析装置を使用すべきである。
ＤＶＳ量測定法を用いて４．５体積％ＣＯ２下で測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＣＯ２吸着性能を、様々な温度での水圧（ｋＰａ）の関数として図９に示す。ＤＶＳ量測定法を用いて測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＨ２Ｏ吸着容量を、様々な温度での水圧（ｋＰａ）の関数として図１０に示す。ＤＶＳ量測定法を用いて測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）のＣＯ２吸着性能を、様々な温度での相対湿度の関数として図１１に示す。これらの図は、ハイブリッド化合物１の吸着性能が温度及び水圧によって変動するものの、温度及び水分含量の調節による相対湿度の調整によって高い性能を維持できることを示している。これらの図は、さらに、ＣＯ２吸着が相対湿度に影響されることを示唆している。Ｈ２Ｏの単分子膜吸着のニーポイントは、図５のハイブリッド化合物１に示すように、臨界的閾値のように思われる。同様に、ＣＯ２及びＨ２Ｏ吸着を区別して定量的に評価するには、ＣＯ２及びＨ２Ｏ用に設計された個別のセンサーを備える破過試験装置及び分析装置を使用すべきである。
【0335】
例Ａ５． 吸着容量の比較
ＤＶＳ量測定法を用いて４０℃で測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）の乾燥ＣＯ２及び相対湿度３０％の湿性ＣＯ２に対するＣＯ２吸着等温線を図１２Ａに示す。この図は、ハイブリッド化合物１の吸着性容量が、乾燥条件に比して、相対湿度３０％の湿性条件下で増大していることを示す。
ＤＶＳ量測定法を用いて４０℃で測定したハイブリッド化合物１（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６５：０．３５）の乾燥ＣＯ２及び相対湿度３０％の湿性ＣＯ２に対するＣＯ２吸着等温線を図１２Ａに示す。この図は、ハイブリッド化合物１の吸着性容量が、乾燥条件に比して、相対湿度３０％の湿性条件下で増大していることを示す。
【0336】
個別のＣＯ２及びＨ２Ｏセンサーを備える破過試験装置を用いて２５℃及び４００ｐｐｍｖ ＣＯ２濃度のＤＡＣ適合条件で測定したハイブリッド化合物３（スペルミン：ＡＥＡＭ＝０．６９：０．２３）の乾燥ＣＯ２及び様々な相対湿度の湿性ＣＯ２に対するＣＯ２吸着を図１２Ｂに示す。図１２Ｂには、ハイブリッド化合物３の純Ｈ２Ｏ吸着の等温線も示す。この図は、少なくともＤＡＣ用途に適合する試験条件では、図１２Ｂにハイブリッド化合物３について示すように、（１）湿性ＣＯ２は、乾燥ＣＯ２（相対湿度０％）に比して、ＣＯ２吸着が増大すること、（２）ＣＯ２吸着量が実際の相対湿度に影響されること、並びに（３）ＣＯ２吸着は、最低相対湿度に達すると、Ｈ２Ｏの単層吸着のニーポイントと調和して、平坦になるらしいこと、を定量的に示している。
【0337】
吸着剤ベッドによる二酸化炭素の吸着及び脱着の至適化に資するため水の存在下で官能化化学収着剤を用いる例示的な系について、以下で説明する。本願に記載の例示的な系は、従来の設計のプロセスに対して、少なくとも、吸着剤ベッド内の温度及び／又は水分相対湿度の変化、吸着剤ベッド内の官能化収着剤の変化による二酸化炭素吸着及び脱着の効率及び性能の向上、及び／又は１以上の吸着モジュール内の官能化収着剤に基づく吸着ベッド内の１以上の吸着モジュール内の温度及び水分相対湿度の調整による捕集系の性能の向上を始めとする、幾つかの利点をもたらす。
【0338】
アミノアルキル置換ジシロキサンの合成
例Ｂ１． ４当量のエチレンジアミンを用いたアミノメチル置換ジシロキサン１，３－ビス（２－アミノエチルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンの合成
エチレンジアミン（３９６ｍＬ、５．９３モル）を、添加漏斗及び還流凝縮器を装着した２Ｌ三首丸底フラスコに添加した。フラスコを氷水浴に入れ、ヘッドスペースをＮ２でパージした。クロロメチルジメチルエトキシシラン（２４０ｍＬ、１．４８モル）を滴下漏斗に入れて、エチレンジアミンに１時間かけて滴下したところ、反応は９０～１００℃に発熱した。さらに１時間経過後、反応が完了したと１Ｈ ＮＭＲで判定され、その時点で３００ｍＬの水を反応混合物に３０分かけて滴下し、発熱を生じた。反応混合物を撹拌しながら室温まで冷却し、室温に達した時点で３００ｍＬのクロロホルムを滴下した。得られた混合物を１時間激しく撹拌し、しかる後、有機層を単離し、水性層を最小量のクロロホルムで抽出した。有機層を一緒にして室温減圧下で乾燥させた。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。４０～８０℃及び３８０ｍＴｏｒｒで最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（１６７ｇ、収率８１％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると７５％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．８０（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２），２．６５（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２），２．０５（ｓ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），１．３０（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），０．１２（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
例Ｂ１． ４当量のエチレンジアミンを用いたアミノメチル置換ジシロキサン１，３－ビス（２－アミノエチルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンの合成
エチレンジアミン（３９６ｍＬ、５．９３モル）を、添加漏斗及び還流凝縮器を装着した２Ｌ三首丸底フラスコに添加した。フラスコを氷水浴に入れ、ヘッドスペースをＮ２でパージした。クロロメチルジメチルエトキシシラン（２４０ｍＬ、１．４８モル）を滴下漏斗に入れて、エチレンジアミンに１時間かけて滴下したところ、反応は９０～１００℃に発熱した。さらに１時間経過後、反応が完了したと１Ｈ ＮＭＲで判定され、その時点で３００ｍＬの水を反応混合物に３０分かけて滴下し、発熱を生じた。反応混合物を撹拌しながら室温まで冷却し、室温に達した時点で３００ｍＬのクロロホルムを滴下した。得られた混合物を１時間激しく撹拌し、しかる後、有機層を単離し、水性層を最小量のクロロホルムで抽出した。有機層を一緒にして室温減圧下で乾燥させた。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。４０～８０℃及び３８０ｍＴｏｒｒで最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（１６７ｇ、収率８１％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると７５％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．８０（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２），２．６５（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２），２．０５（ｓ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），１．３０（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），０．１２（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
【0339】
例Ｂ２． アミノメチル置換ジシロキサン１，３－ビス（３－アミノプロピルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンの合成
例Ｂ１と同じ手順に従ったが、２５０ｍＬ三首フラスコ内で１，３－プロパンジアミン（５２ｍＬ、０．６２モル）、クロロメチルジメチルエトキシシラン（２５ｍＬ、０．１５モル）、４０ｍＬの水及び４０ｍＬのクロロホルムを使用した。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。４０～６５℃で最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（１７．６ｇ、収率７４％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると９５％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．７５（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），２．６５（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２），２．０５（ｓ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），１．６０（ｍｕｌｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２），１．３０（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），０．１２（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
例Ｂ１と同じ手順に従ったが、２５０ｍＬ三首フラスコ内で１，３－プロパンジアミン（５２ｍＬ、０．６２モル）、クロロメチルジメチルエトキシシラン（２５ｍＬ、０．１５モル）、４０ｍＬの水及び４０ｍＬのクロロホルムを使用した。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。４０～６５℃で最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（１７．６ｇ、収率７４％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると９５％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．７５（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），２．６５（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２），２．０５（ｓ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），１．６０（ｍｕｌｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２），１．３０（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），０．１２（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
【0340】
例Ｂ３． アミノメチル置換ジシロキサン１，３－ビス（２－メチル－３－アミノプロピルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンの合成
例Ｂ１と同じ手順に従ったが、１５ｍＬフラスコ内で２－メチル－１，３－プロパンジアミン（２．８４ｍＬ、０．０２８モル）、クロロメチルジメチルエトキシシラン（１．１４ｍＬ、０．００７１モル）、２ｍＬの水及び２ｍＬのクロロホルムを使用した。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。１１０℃で最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（０．６０ｇ、収率５１％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると９５％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．８－２．５（オーバーラップｍｕｌｔ，８Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２），２．０５（ｍｕｌｔ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），１．７５（ｍｕｌｔ，２Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ），１．９５（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），０．９０（δ，６Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨＣＨ３）０．１２（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３
例Ｂ１と同じ手順に従ったが、１５ｍＬフラスコ内で２－メチル－１，３－プロパンジアミン（２．８４ｍＬ、０．０２８モル）、クロロメチルジメチルエトキシシラン（１．１４ｍＬ、０．００７１モル）、２ｍＬの水及び２ｍＬのクロロホルムを使用した。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。１１０℃で最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（０．６０ｇ、収率５１％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると９５％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．８－２．５（オーバーラップｍｕｌｔ，８Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２），２．０５（ｍｕｌｔ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），１．７５（ｍｕｌｔ，２Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ），１．９５（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），０．９０（δ，６Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨＣＨ３）０．１２（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３
【0341】
例Ｂ４． アミノメチル置換ジシロキサン１，３－ビス（２，２－ジメチル－３－アミノプロピルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンの合成
例Ｂ１と同じ手順に従ったが、１５ｍＬフラスコ内で２，２－ジメチル－１，３－プロパンジアミン（３．４１ｍＬ、０．０２８モル）、クロロメチルジメチルエトキシシラン（１．１２ｍＬ、０．００７１モル）、２ｍＬの水及び２ｍＬのクロロホルムを使用した。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。８０～９０℃で最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（０．９５ｇ、収率７４％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると９５％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：３．１０（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），２．６７（ｓ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２），２．６０（ｓ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２），２．１５（ｓ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），０．９５（ｓ，１２Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２），０．１９（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
例Ｂ１と同じ手順に従ったが、１５ｍＬフラスコ内で２，２－ジメチル－１，３－プロパンジアミン（３．４１ｍＬ、０．０２８モル）、クロロメチルジメチルエトキシシラン（１．１２ｍＬ、０．００７１モル）、２ｍＬの水及び２ｍＬのクロロホルムを使用した。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。８０～９０℃で最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（０．９５ｇ、収率７４％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると９５％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：３．１０（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），２．６７（ｓ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２），２．６０（ｓ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２），２．１５（ｓ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），０．９５（ｓ，１２Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２），０．１９（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
【0342】
例Ｂ５． ８当量のエチレンジアミンを用いたアミノメチル置換ジシロキサン１，３－ビス（２－アミノエチルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンの合成
エチレンジアミン（７９３ｍＬ、１１．９モル）を、添加漏斗及び還流凝縮器を装着した２Ｌ三首丸底フラスコに添加した。フラスコを氷水浴に入れ、ヘッドスペースをＮ２でパージした。クロロメチルジメチルエトキシシラン（２４０ｍＬ、１．４８モル）を滴下漏斗に入れて、エチレンジアミンに１時間かけて滴下したところ、反応は９０～１００℃に発熱した。さらに１時間経過後、反応が完了したと１Ｈ ＮＭＲで判定され、その時点で３００ｍＬの水を反応混合物に３０分かけて滴下し、発熱を生じた。反応混合物を撹拌しながら室温まで冷却し、室温に達した時点で３００ｍＬのクロロホルムを滴下した。得られた混合物を１時間激しく撹拌し、しかる後、有機層を単離し、水性層を最小量のクロロホルムで抽出した。有機層を一緒にして室温減圧下で乾燥させた。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。４０～８０℃及び３８０ｍＴｏｒｒで最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（３２６ｇ、収率７９％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると９０％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．８０（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２），２．６５（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２），２．０５（ｓ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），１．３０（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），０．１２（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
エチレンジアミン（７９３ｍＬ、１１．９モル）を、添加漏斗及び還流凝縮器を装着した２Ｌ三首丸底フラスコに添加した。フラスコを氷水浴に入れ、ヘッドスペースをＮ２でパージした。クロロメチルジメチルエトキシシラン（２４０ｍＬ、１．４８モル）を滴下漏斗に入れて、エチレンジアミンに１時間かけて滴下したところ、反応は９０～１００℃に発熱した。さらに１時間経過後、反応が完了したと１Ｈ ＮＭＲで判定され、その時点で３００ｍＬの水を反応混合物に３０分かけて滴下し、発熱を生じた。反応混合物を撹拌しながら室温まで冷却し、室温に達した時点で３００ｍＬのクロロホルムを滴下した。得られた混合物を１時間激しく撹拌し、しかる後、有機層を単離し、水性層を最小量のクロロホルムで抽出した。有機層を一緒にして室温減圧下で乾燥させた。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。４０～８０℃及び３８０ｍＴｏｒｒで最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（３２６ｇ、収率７９％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると９０％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．８０（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２），２．６５（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２），２．０５（ｓ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），１．３０（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），０．１２（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
【0343】
例Ｂ６． １０当量のエチレンジアミンを用いたアミノメチル置換ジシロキサン１，３－ビス（２－アミノエチルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンの合成
エチレンジアミン（４００ｍＬ、５．９９モル）を、添加漏斗及び還流凝縮器を装着した２Ｌ三首丸底フラスコに添加した。フラスコを氷水浴に入れ、ヘッドスペースをＮ２でパージした。クロロメチルジメチルエトキシシラン（９７ｍＬ、０．５９モル）を滴下漏斗に入れて、エチレンジアミンに１時間かけて滴下したところ、反応は９０～１００℃に発熱した。さらに１時間経過後、反応が完了したと１Ｈ ＮＭＲで判定され、その時点で３００ｍＬの水を反応混合物に３０分かけて滴下し、発熱を生じた。反応混合物を撹拌しながら室温まで冷却し、室温に達した時点で３００ｍＬのクロロホルムを滴下した。得られた混合物を１時間激しく撹拌し、しかる後、有機層を単離し、水性層を最小量のクロロホルムで抽出した。有機層を一緒にして室温減圧下で乾燥させた。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。４０～８０℃及び３８０ｍＴｏｒｒで最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（１１７ｇ、収率７０％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると９５％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．８０（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２），２．６５（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２），２．０５（ｓ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），１．３０（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），０．１２（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
エチレンジアミン（４００ｍＬ、５．９９モル）を、添加漏斗及び還流凝縮器を装着した２Ｌ三首丸底フラスコに添加した。フラスコを氷水浴に入れ、ヘッドスペースをＮ２でパージした。クロロメチルジメチルエトキシシラン（９７ｍＬ、０．５９モル）を滴下漏斗に入れて、エチレンジアミンに１時間かけて滴下したところ、反応は９０～１００℃に発熱した。さらに１時間経過後、反応が完了したと１Ｈ ＮＭＲで判定され、その時点で３００ｍＬの水を反応混合物に３０分かけて滴下し、発熱を生じた。反応混合物を撹拌しながら室温まで冷却し、室温に達した時点で３００ｍＬのクロロホルムを滴下した。得られた混合物を１時間激しく撹拌し、しかる後、有機層を単離し、水性層を最小量のクロロホルムで抽出した。有機層を一緒にして室温減圧下で乾燥させた。得られた物質は次いで真空蒸留で精製した。４０～８０℃及び３８０ｍＴｏｒｒで最初の画分を回収したが、主に環状副生物と若干の生成物を含んでいた。残りの物質（１１７ｇ、収率７０％）は１Ｈ ＮＭＲ分光法によると９５％超の純度であった。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．８０（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２），２．６５（ｔ，４Ｈ，Ｈ２ＮＣＨ２），２．０５（ｓ，４Ｈ，ＳｉＣＨ２），１．３０（ｂｒｓ，６Ｈ，ＮＨ＆ＮＨ２），０．１２（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
【0344】
比較例Ｂ１． １，３－ビス（クロロメチル）テトラメチルジシロキサンからのアミノメチル置換ジシロキサン１，３－ビス（２－アミノエチルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンの合成の試行
エチレンジアミン（１３ｇ、０．２１６モル、１０当量）を、窒素ブランケット、磁気攪拌子、凝縮器及び添加漏斗を備えた５０ｍｌ三首丸底フラスコに添加した。これを油浴で１１０℃の設定油温に加熱した。油浴の温度が安定したら、１，３－ビス（クロロメチル）－１，１，３，３－テトラメチルジシロキサン（５ｇ、０．０２１６モル）を２時間かけて滴下した。反応を一晩撹拌し、反応を冷却した。１Ｈ ＮＭＲ分析を行って反応が完了したかチェックした。反応混合物を２５０ｍＬ分液ロートに入れて、クロロホルムと１０％ＮａＯＨとの間で分配させ、脱イオン水で３回、飽和塩化ナトリウムで１回洗浄し、次いで無水塩化カリウムで乾燥させた。濾過後、ロータリーエバポレーターでクロロホルムをストリッピングすると無色透明の粘稠液体が得られた。１Ｈ ＮＭＲ分析で、環状副生物２，２，６，６－テトラメチル－１－オキサ－４－アザ－２，６－ジシラシクロヘキサン－４－エタンアミンを含む生成物の混合物が確認された。所望の１，３－ビス（２－アミノエチルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンは形成されなかった。
エチレンジアミン（１３ｇ、０．２１６モル、１０当量）を、窒素ブランケット、磁気攪拌子、凝縮器及び添加漏斗を備えた５０ｍｌ三首丸底フラスコに添加した。これを油浴で１１０℃の設定油温に加熱した。油浴の温度が安定したら、１，３－ビス（クロロメチル）－１，１，３，３－テトラメチルジシロキサン（５ｇ、０．０２１６モル）を２時間かけて滴下した。反応を一晩撹拌し、反応を冷却した。１Ｈ ＮＭＲ分析を行って反応が完了したかチェックした。反応混合物を２５０ｍＬ分液ロートに入れて、クロロホルムと１０％ＮａＯＨとの間で分配させ、脱イオン水で３回、飽和塩化ナトリウムで１回洗浄し、次いで無水塩化カリウムで乾燥させた。濾過後、ロータリーエバポレーターでクロロホルムをストリッピングすると無色透明の粘稠液体が得られた。１Ｈ ＮＭＲ分析で、環状副生物２，２，６，６－テトラメチル－１－オキサ－４－アザ－２，６－ジシラシクロヘキサン－４－エタンアミンを含む生成物の混合物が確認された。所望の１，３－ビス（２－アミノエチルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンは形成されなかった。
【0345】
比較例Ｂ２． １，３－ビス（ヨードメチル）テトラメチルジシロキサンからのアミノメチル置換ジシロキサン１，３－ビス（２－アミノエチルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンの合成の試行
エチレンジアミン（１３ｇ、０．２１６モル、１０当量）を、窒素ブランケット、磁気攪拌子、凝縮器及び添加漏斗を備えた５０ｍｌ三首丸底フラスコに添加した。１，３－ビス（ヨードメチル）－１，１，３，３－テトラメチルジシロキサン（１０．１６ｇ、０．０２１６モル）を２時間かけて滴下した。反応を室温で一晩撹拌した。１Ｈ ＮＭＲ分析を行って反応が完了したかチェックした。反応混合物を２５０ｍＬ分液ロートに入れて、クロロホルムと１０％ＮａＯＨとの間で分配させ、脱イオン水で３回、飽和塩化ナトリウムで１回洗浄し、次いで無水塩化カリウムで乾燥させた。濾過後、ロータリーエバポレーターでクロロホルムをストリッピングすると無色透明の粘稠液体が得られた。１Ｈ ＮＭＲ分析で、環状副生物の２，２，６，６－テトラメチル－１－オキサ－４－アザ－２，６－ジシラシクロヘキサン－４－エタンアミンのはっきりとした形成が確認された。所望の１，３－ビス（２－アミノエチルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンは形成されなかった。２，２，６，６－テトラメチル－１－オキサ－４－アザ－２，６－ジシラシクロヘキサン－４－エタンアミンの１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．７０（ｔ，２Ｈ，ＣＨ２），２．４０（ｔ，２Ｈ，ＣＨ２），１．７５（オーバーラップｓ，４Ｈ＋２Ｈ，ＳｉＣＨ２ＮＣＨ２Ｓｉ＋Ｈ２Ｎ），０．１０（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
エチレンジアミン（１３ｇ、０．２１６モル、１０当量）を、窒素ブランケット、磁気攪拌子、凝縮器及び添加漏斗を備えた５０ｍｌ三首丸底フラスコに添加した。１，３－ビス（ヨードメチル）－１，１，３，３－テトラメチルジシロキサン（１０．１６ｇ、０．０２１６モル）を２時間かけて滴下した。反応を室温で一晩撹拌した。１Ｈ ＮＭＲ分析を行って反応が完了したかチェックした。反応混合物を２５０ｍＬ分液ロートに入れて、クロロホルムと１０％ＮａＯＨとの間で分配させ、脱イオン水で３回、飽和塩化ナトリウムで１回洗浄し、次いで無水塩化カリウムで乾燥させた。濾過後、ロータリーエバポレーターでクロロホルムをストリッピングすると無色透明の粘稠液体が得られた。１Ｈ ＮＭＲ分析で、環状副生物の２，２，６，６－テトラメチル－１－オキサ－４－アザ－２，６－ジシラシクロヘキサン－４－エタンアミンのはっきりとした形成が確認された。所望の１，３－ビス（２－アミノエチルアミノメチル）テトラメチルジシロキサンは形成されなかった。２，２，６，６－テトラメチル－１－オキサ－４－アザ－２，６－ジシラシクロヘキサン－４－エタンアミンの１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：２．７０（ｔ，２Ｈ，ＣＨ２），２．４０（ｔ，２Ｈ，ＣＨ２），１．７５（オーバーラップｓ，４Ｈ＋２Ｈ，ＳｉＣＨ２ＮＣＨ２Ｓｉ＋Ｈ２Ｎ），０．１０（ｓ，１２Ｈ，ＳｉＣＨ３）。
【0346】
固体収着剤材料
これらの例では、ＭＯＦ－２７４［Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）］を具体例として用いる。ただし、本例はＭＯＦ－２７４に限定されず、本開示に従う他の材料又は方法に広く適用可能である。
これらの例では、ＭＯＦ－２７４［Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）］を具体例として用いる。ただし、本例はＭＯＦ－２７４に限定されず、本開示に従う他の材料又は方法に広く適用可能である。
【0347】
キャラクタリゼーション技術
粒径
平均粒子形状及び粒子径のキャラクタリゼーションには走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いる。アスペクト比は、平均粒子長と平均粒子幅との比として定義される。
粒径
平均粒子形状及び粒子径のキャラクタリゼーションには走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いる。アスペクト比は、平均粒子長と平均粒子幅との比として定義される。
【0348】
動的水分収着測定装置（ＤＶＳ）重量測定法によるＣＯ
２
及びＨ
２
Ｏ吸収量
ＣＯ２及びＨ２Ｏ吸着の性能は、動的水分収着測定装置（ＤＶＳ）重量測定法を用いて調べた。本件で示す実験で使用したガスはそれぞれＣＯ２及び水である。ＤＶＳ Ｖａｃｕｕｍ測定装置は、精密に制御された濃度の水及びガス分子を吸着する際の試料の質量変化を正確に測定するように設計される。試料は、マイクロバランスから吊り下げられた試料容器内に配置される（マイクロバランスの反対側には通常「対照」として空容器が吊り下げられている）。ＤＶＳ Ｖａｃｕｕｍは、試料の質量変化を記録しながら収着質の流れの出入りを同時に制御及び測定する。主要装置であるマイクロバランス（ＵｌｔｒａＢａｌａｎｃｅ（商標））は、精密に制御された温度制御式筐体（インキュベータと呼ばれる）内に収容される。これによって、非常に安定した機器ベースライン並びに実験温度での正確な蒸気発生制御が担保される。
ＣＯ２及びＨ２Ｏ吸着の性能は、動的水分収着測定装置（ＤＶＳ）重量測定法を用いて調べた。本件で示す実験で使用したガスはそれぞれＣＯ２及び水である。ＤＶＳ Ｖａｃｕｕｍ測定装置は、精密に制御された濃度の水及びガス分子を吸着する際の試料の質量変化を正確に測定するように設計される。試料は、マイクロバランスから吊り下げられた試料容器内に配置される（マイクロバランスの反対側には通常「対照」として空容器が吊り下げられている）。ＤＶＳ Ｖａｃｕｕｍは、試料の質量変化を記録しながら収着質の流れの出入りを同時に制御及び測定する。主要装置であるマイクロバランス（ＵｌｔｒａＢａｌａｎｃｅ（商標））は、精密に制御された温度制御式筐体（インキュベータと呼ばれる）内に収容される。これによって、非常に安定した機器ベースライン並びに実験温度での正確な蒸気発生制御が担保される。
【0349】
以下に示す通り、２サイクル逐次吸着試験プロトコルを開発した。各試験の開始時に、収着剤材料を１０－５ｍｂａｒ未満の真空下１２０℃での活性化（又は再生）ステップに３０～９０分間付す。設定分圧の水を所定の温度でキャリアガスの干渉なしで真空下で導入する。Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ＳｙｓｔｅｍｓのＵｌｔｒａ精密マイクロバランスを用いて、０．１μｇの分解能で試料の重量を直接かつ連続的に測定する。本件でのすべての収着測定は、質量平衡基準が毎分質量変化（ｄｍ／ｄｔ＜０．００３５）に設定された質量平衡モードを用いて行った。
【0350】
破過試験装置によるＣＯ
２
及びＨ
２
Ｏ吸収量
ＣＯ２及びＨ２Ｏ吸着の性能は、自家製の破過試験装置を用いて調べることもできる。この試験装置は、収着剤粉体の形態又は被覆形態（すなわち基材上の収着剤－バインダーフィルム）のいずれかの試験試料を収容する試料チャンバーと、試料チャンバー手前のガス入口及び試料チャンバーの後のガス出口の両方に配置された別個の較正されたＣＯ２及び相対湿度（ＲＨ）センサーを有する。この試験装置は、予め設定されたＲＨの乾燥又は湿潤ＣＯ２条件下で、ＣＯ２及びＨ２Ｏに関する個々の破過曲線を測定することができる。吸収量は破過曲線を経時的に積分することによって計算できる。
ＣＯ２及びＨ２Ｏ吸着の性能は、自家製の破過試験装置を用いて調べることもできる。この試験装置は、収着剤粉体の形態又は被覆形態（すなわち基材上の収着剤－バインダーフィルム）のいずれかの試験試料を収容する試料チャンバーと、試料チャンバー手前のガス入口及び試料チャンバーの後のガス出口の両方に配置された別個の較正されたＣＯ２及び相対湿度（ＲＨ）センサーを有する。この試験装置は、予め設定されたＲＨの乾燥又は湿潤ＣＯ２条件下で、ＣＯ２及びＨ２Ｏに関する個々の破過曲線を測定することができる。吸収量は破過曲線を経時的に積分することによって計算できる。
【0351】
ＣＯ
２
及びＨ
２
Ｏ吸収量及び速度
ＣＯ２吸収量又は容量は、グラムＣＯ２吸着量毎ｇ収着剤（ｇＣＯ２／ｇ収着剤）で表す。ＣＯ２吸収量は、経時的な指数関数的成長とみなすことができ、次式であらわすことができる。
ＣＯ２吸収量又は容量は、グラムＣＯ２吸着量毎ｇ収着剤（ｇＣＯ２／ｇ収着剤）で表す。ＣＯ２吸収量は、経時的な指数関数的成長とみなすことができ、次式であらわすことができる。
【0352】
【数2】
【0353】
例Ｃ１． ＭＯＦ及び収着剤合成の一般手順
まず、ＭＯＦを、水性調製法で合成し、水で３回及びイソプロピルアルコールで３回洗浄する。反応は、ＰＣＴ／ＵＳ２０２２／０８２２４３に開示されているように、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）／メタノール（ＭｅＯＨ）混液のような非水性溶媒、水性溶媒又はその両方を用いて実施できる。次いで、この物質を真空濾過によって乾燥させて、約７０～７５％溶媒和物質を得る。担持用の材料を調製するには、これを１２０℃真空オーブンで一晩脱溶媒和して、アルコール含有量を０．５～１等量イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）／金属部位まで減少させる。オープンメタルサイトを酸化から保護するとともにＭＯＦの細孔から過剰の溶媒を除去するためである。図１８に示すようにＭＯＦ中にどれくらいの残存溶媒が存在しているかを１Ｈ ＮＭＲで決定することによって（例えばＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）１（アルコール）ｘ）、ＭＯＦの正確なモル量を求めることができる。従って、極性溶媒中の～４当量のアミンの添加によって、Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）１（アミン）xの組成の物質を形成することができる。図１９に示すのは、標準的な水性調製法に従って製造した例示的ＭＯＦ－２７４（試料ＩＤ＃Ａ２１１１）のＳＥＭ画像である。
まず、ＭＯＦを、水性調製法で合成し、水で３回及びイソプロピルアルコールで３回洗浄する。反応は、ＰＣＴ／ＵＳ２０２２／０８２２４３に開示されているように、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）／メタノール（ＭｅＯＨ）混液のような非水性溶媒、水性溶媒又はその両方を用いて実施できる。次いで、この物質を真空濾過によって乾燥させて、約７０～７５％溶媒和物質を得る。担持用の材料を調製するには、これを１２０℃真空オーブンで一晩脱溶媒和して、アルコール含有量を０．５～１等量イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）／金属部位まで減少させる。オープンメタルサイトを酸化から保護するとともにＭＯＦの細孔から過剰の溶媒を除去するためである。図１８に示すようにＭＯＦ中にどれくらいの残存溶媒が存在しているかを１Ｈ ＮＭＲで決定することによって（例えばＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）１（アルコール）ｘ）、ＭＯＦの正確なモル量を求めることができる。従って、極性溶媒中の～４当量のアミンの添加によって、Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）１（アミン）xの組成の物質を形成することができる。図１９に示すのは、標準的な水性調製法に従って製造した例示的ＭＯＦ－２７４（試料ＩＤ＃Ａ２１１１）のＳＥＭ画像である。
【0354】
例Ｃ２． ＮＭＲによるアミン含有量の一般的分析方法
アミン付加ＭＯＦを消化するため、１０ｍｇの材料を２０μＬの３５％ＤＣｌ（Ｄ２Ｏ中）、２００μＬのＤ２Ｏ及び６００μＬのＤＭＳＯ－ｄ６と共にバイアルに加えた。バイアルを超音波処理して構造体を溶解させ、１Ｈ ＮＭＲを行った。担持量は、構造体リガンドピーク（Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ）とアミンピークの１Ｈ ＮＭＲ積分比によって決定した。
アミン付加ＭＯＦを消化するため、１０ｍｇの材料を２０μＬの３５％ＤＣｌ（Ｄ２Ｏ中）、２００μＬのＤ２Ｏ及び６００μＬのＤＭＳＯ－ｄ６と共にバイアルに加えた。バイアルを超音波処理して構造体を溶解させ、１Ｈ ＮＭＲを行った。担持量は、構造体リガンドピーク（Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ）とアミンピークの１Ｈ ＮＭＲ積分比によって決定した。
【0355】
例Ｃ３． 粒子径減少
ロッド状結晶の粒子径又は長さは、限定されるものではないが、乳鉢でのすりつぶしのような機械的粉砕、マイクロフルイダイザーの使用、乾式もしくは湿式ミリングの使用、或いは結晶成長阻害剤の導入のような化学的手段によるものを始めとして、数多くの方法で、減少させることができる。表１に、ある実施形態に従って調製したＭＯＦ－２７４の粒子径及びアスペクト比をまとめた。
ロッド状結晶の粒子径又は長さは、限定されるものではないが、乳鉢でのすりつぶしのような機械的粉砕、マイクロフルイダイザーの使用、乾式もしくは湿式ミリングの使用、或いは結晶成長阻害剤の導入のような化学的手段によるものを始めとして、数多くの方法で、減少させることができる。表１に、ある実施形態に従って調製したＭＯＦ－２７４の粒子径及びアスペクト比をまとめた。
【0356】
【表1】
【0357】
例Ｃ４． 結晶阻害剤を用いるＭＯＦ－２７４の小規模合成の一般手順
Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）は、まず、ｘモルのＨ４ｄｏｂｐｄｃ、ｙモルの合成結晶成長阻害剤及び４ｘ＋２ｙモルのＮａＯＨを水中で６０℃に加熱して溶解することによって合成した。合成結晶成長阻害剤の例として、限定されるものではないが、サリチル酸（ＳＡ）、４－フルオロサリチル酸（ＦＳＡ）、４，４’－ビフェノール（ＢＰ）、２，２’－ビピリジン－５，５’－ジカルボン酸（ＢＰＹＤＣ）及び２，２’－ビピリジン－５，５’－ジメタノール（ＢＰＹＤＭ）がある。結晶成長阻害剤のモル数は、９９．９～５０モル％のＨ４ｄｏｂｐｄｃに対して０．１～５０モル％とすることができる。このリンカーと結晶成長阻害剤の脱プロトン化溶液に、Ｍｇ２＋塩の水溶液（対陰イオンはＮＯ３ －、Ｃｌ－、Ｂｒ－、ＳＯ４ ２－、ＯＡｃ－、Ｏ２－、Ｏｔｆ－のいずれか）を加えて溶液とする。Ｍｇ２＋塩の添加は、急速に（例えば１分未満）行ってよいし、或いは長時間（例えば１時間超）かけて滴下してもよい。温度を９７℃に上昇させてＮ２下で１２～１６時間還流する。白色沈殿を水で３回及びイソプロピルアルコールで３回洗浄し、後で使用するまで溶媒和して保存する。
Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）は、まず、ｘモルのＨ４ｄｏｂｐｄｃ、ｙモルの合成結晶成長阻害剤及び４ｘ＋２ｙモルのＮａＯＨを水中で６０℃に加熱して溶解することによって合成した。合成結晶成長阻害剤の例として、限定されるものではないが、サリチル酸（ＳＡ）、４－フルオロサリチル酸（ＦＳＡ）、４，４’－ビフェノール（ＢＰ）、２，２’－ビピリジン－５，５’－ジカルボン酸（ＢＰＹＤＣ）及び２，２’－ビピリジン－５，５’－ジメタノール（ＢＰＹＤＭ）がある。結晶成長阻害剤のモル数は、９９．９～５０モル％のＨ４ｄｏｂｐｄｃに対して０．１～５０モル％とすることができる。このリンカーと結晶成長阻害剤の脱プロトン化溶液に、Ｍｇ２＋塩の水溶液（対陰イオンはＮＯ３ －、Ｃｌ－、Ｂｒ－、ＳＯ４ ２－、ＯＡｃ－、Ｏ２－、Ｏｔｆ－のいずれか）を加えて溶液とする。Ｍｇ２＋塩の添加は、急速に（例えば１分未満）行ってよいし、或いは長時間（例えば１時間超）かけて滴下してもよい。温度を９７℃に上昇させてＮ２下で１２～１６時間還流する。白色沈殿を水で３回及びイソプロピルアルコールで３回洗浄し、後で使用するまで溶媒和して保存する。
【0358】
例Ｃ５． 結晶阻害剤としてサリチル酸を用いるＭＯＦ－２７４の小規模合成の例示的手順
Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）を３００ｍＬスケールで調製した。まず、リンカー、結晶成長阻害剤及び塩基を５００ｍＬ丸底フラスコに加え、加熱して水に溶解させた。この例では、フラスコ内で溶液が透明になるまでＮ２下で撹拌及び６０℃に加熱することによって、水酸化ナトリウム（７６ｍｍｏｌ、３．０４ｇ）、Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ（１８ｍｍｏｌ、４．９４ｇ）及びサリチル酸（２ｍｍｏｌ、０．２７６ｇ）を水（２２０ｍＬ）に溶解させた。次いで、別の容器内でＭｇ（ＮＯ３）２六水和塩（４５ｍｍｏｌ、１１．５４ｇ）を８０ｍＬの水に溶解し、脱プロトン化リンカー溶液に素早く添加してＭＯＦを析出させた。混合物を開放フラスコ内で大気圧下９７℃で穏やかに還流しながら１２～１６時間反応させた。この反応でＭＯＦ化合物Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（サリチル酸）ｘが生成し、水で３回及びイソプロパノールで３回洗浄して、アルコール中で保存した。表面積測定用に、最高の吸収量を得るため材料を２５０℃で活性化した。この反応で、別個のバッチの各々について、４．２～４．７ｇ（収率７２～８１％）のＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（サリチル酸e）xが生成した。材料は８５℃で脱溶媒和して通常のＭＯＦ－２７４として普通に担持できる。図２０に示すのは、結晶成長阻害剤としてサリチル酸（左）及びフルオロ－サリチル酸（右）を用いて製造した例示的ＭＯＦ－２７４のＳＥＭ画像である。
Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）を３００ｍＬスケールで調製した。まず、リンカー、結晶成長阻害剤及び塩基を５００ｍＬ丸底フラスコに加え、加熱して水に溶解させた。この例では、フラスコ内で溶液が透明になるまでＮ２下で撹拌及び６０℃に加熱することによって、水酸化ナトリウム（７６ｍｍｏｌ、３．０４ｇ）、Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ（１８ｍｍｏｌ、４．９４ｇ）及びサリチル酸（２ｍｍｏｌ、０．２７６ｇ）を水（２２０ｍＬ）に溶解させた。次いで、別の容器内でＭｇ（ＮＯ３）２六水和塩（４５ｍｍｏｌ、１１．５４ｇ）を８０ｍＬの水に溶解し、脱プロトン化リンカー溶液に素早く添加してＭＯＦを析出させた。混合物を開放フラスコ内で大気圧下９７℃で穏やかに還流しながら１２～１６時間反応させた。この反応でＭＯＦ化合物Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（サリチル酸）ｘが生成し、水で３回及びイソプロパノールで３回洗浄して、アルコール中で保存した。表面積測定用に、最高の吸収量を得るため材料を２５０℃で活性化した。この反応で、別個のバッチの各々について、４．２～４．７ｇ（収率７２～８１％）のＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（サリチル酸e）xが生成した。材料は８５℃で脱溶媒和して通常のＭＯＦ－２７４として普通に担持できる。図２０に示すのは、結晶成長阻害剤としてサリチル酸（左）及びフルオロ－サリチル酸（右）を用いて製造した例示的ＭＯＦ－２７４のＳＥＭ画像である。
【0359】
例Ｃ６． 結晶阻害剤として４，４’－ビフェノールを用いるＭＯＦ－２７４の小規模合成の例示的手順
Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）を２０ｍＬスケールで調製した。まず、リンカー、結晶成長阻害剤及び塩基を２０ｍＬシンチレーションバイアルに加え、加熱して水に溶解させた。この例では、バイアル内で溶液が透明になるまで撹拌及び６０℃に加熱することによって、水酸化ナトリウム（４ｍｍｏｌ、０．１６０ｇ）、Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ（０．９ｍｍｏｌ、０．２４７ｇ）及び４，４’－ビフェノール（０．１ｍｍｏｌ、０．０１９ｇ）を水（１０ｍＬ）に溶解させた。次いで、別の容器内でＭｇ（ＮＯ３）２六水和塩（２ｍｍｏｌ、０．５１２ｇ）を５ｍＬの水に溶解し、脱プロトン化リンカー溶液に素早く添加してＭＯＦを析出させた。混合物をバイアル内で大気圧下約９７℃で穏やかに還流しながら１２～１６時間反応させた。この反応でＭＯＦ化合物Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰ）ｘが生成し、水で３回及びイソプロパノールで３回洗浄して、アルコール中で保存した。表面積測定用に、最高の吸収量を得るため材料を２５０℃で活性化した。この反応で、阻害剤の使用量に基づいて、収率３７～７２％のＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰ）xが生成した。材料は８５℃で脱溶媒和して通常のＭＯＦ－２７４として普通に担持できる。図２１に示すのは、結晶成長阻害剤として４，４’－ビフェノールを用いて合成したＭＯＦ－２７４粉末Ｘ線回折スペクトルであり、ＭＯＦ－２７４相はＢＰの５０モル％投入で保持される。図２２に示すように、４，４’－ビフェノールの導入によって、粒子径は明らかに減少する。
Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）を２０ｍＬスケールで調製した。まず、リンカー、結晶成長阻害剤及び塩基を２０ｍＬシンチレーションバイアルに加え、加熱して水に溶解させた。この例では、バイアル内で溶液が透明になるまで撹拌及び６０℃に加熱することによって、水酸化ナトリウム（４ｍｍｏｌ、０．１６０ｇ）、Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ（０．９ｍｍｏｌ、０．２４７ｇ）及び４，４’－ビフェノール（０．１ｍｍｏｌ、０．０１９ｇ）を水（１０ｍＬ）に溶解させた。次いで、別の容器内でＭｇ（ＮＯ３）２六水和塩（２ｍｍｏｌ、０．５１２ｇ）を５ｍＬの水に溶解し、脱プロトン化リンカー溶液に素早く添加してＭＯＦを析出させた。混合物をバイアル内で大気圧下約９７℃で穏やかに還流しながら１２～１６時間反応させた。この反応でＭＯＦ化合物Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰ）ｘが生成し、水で３回及びイソプロパノールで３回洗浄して、アルコール中で保存した。表面積測定用に、最高の吸収量を得るため材料を２５０℃で活性化した。この反応で、阻害剤の使用量に基づいて、収率３７～７２％のＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰ）xが生成した。材料は８５℃で脱溶媒和して通常のＭＯＦ－２７４として普通に担持できる。図２１に示すのは、結晶成長阻害剤として４，４’－ビフェノールを用いて合成したＭＯＦ－２７４粉末Ｘ線回折スペクトルであり、ＭＯＦ－２７４相はＢＰの５０モル％投入で保持される。図２２に示すように、４，４’－ビフェノールの導入によって、粒子径は明らかに減少する。
【0360】
【表2】
【0361】
例Ｃ７． 結晶阻害剤としてＢＰＹＤＣを用いるＭＯＦ－２７４の小規模合成の例示的手順
Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）を２０ｍＬスケールで調製した。まず、リンカー、結晶成長阻害剤及び塩基を２０ｍＬシンチレーションバイアルに加え、加熱して水に溶解させた。この例では、バイアル内で溶液が透明になるまで撹拌及び６０℃に加熱することによって、水酸化ナトリウム（４ｍｍｏｌ、０．１６０ｇ）、Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ（０．９ｍｍｏｌ、０．２４７ｇ）及び２，２’－ビピリジン－５，５’－ジカルボン酸（０．１ｍｍｏｌ、０．０２４ｇ）を水（１０ｍＬ）に溶解させた。次いで、別の容器内でＭｇ（ＮＯ３）２六水和塩（２ｍｍｏｌ、０．５１２ｇ）を５ｍＬの水に溶解し、脱プロトン化リンカー溶液に素早く添加してＭＯＦを析出させた。混合物をバイアル内で大気圧下約９７℃で穏やかに還流しながら１２～１６時間反応させた。この反応でＭＯＦ化合物Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰＹＤＣ）xが生成し、水で３回及びイソプロパノールで３回洗浄して、アルコール中で保存した。表面積測定用に、最高の吸収量を得るため材料を２５０℃で活性化した。この反応で、阻害剤の使用量に基づいて、収率６８～７４％のＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰＹＤＣ）xが生成した。材料は８５℃で脱溶媒和して通常のＭＯＦ－２７４として普通に担持できる。図２３に示すのは、結晶成長阻害剤として２，２’－ビピリジン－５，５’－ジカルボン酸（ＢＰＹＤＣ）を用いて合成したＭＯＦ－２７４の粉末Ｘ線回折スペクトルである。ＭＯＦ－２７４相はＢＰＹＤＣの５０モル％投入まで保持される。図２４に示すように、ＢＰＹＤＣの導入によって、粒子径は明らかに減少する。
Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）を２０ｍＬスケールで調製した。まず、リンカー、結晶成長阻害剤及び塩基を２０ｍＬシンチレーションバイアルに加え、加熱して水に溶解させた。この例では、バイアル内で溶液が透明になるまで撹拌及び６０℃に加熱することによって、水酸化ナトリウム（４ｍｍｏｌ、０．１６０ｇ）、Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ（０．９ｍｍｏｌ、０．２４７ｇ）及び２，２’－ビピリジン－５，５’－ジカルボン酸（０．１ｍｍｏｌ、０．０２４ｇ）を水（１０ｍＬ）に溶解させた。次いで、別の容器内でＭｇ（ＮＯ３）２六水和塩（２ｍｍｏｌ、０．５１２ｇ）を５ｍＬの水に溶解し、脱プロトン化リンカー溶液に素早く添加してＭＯＦを析出させた。混合物をバイアル内で大気圧下約９７℃で穏やかに還流しながら１２～１６時間反応させた。この反応でＭＯＦ化合物Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰＹＤＣ）xが生成し、水で３回及びイソプロパノールで３回洗浄して、アルコール中で保存した。表面積測定用に、最高の吸収量を得るため材料を２５０℃で活性化した。この反応で、阻害剤の使用量に基づいて、収率６８～７４％のＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰＹＤＣ）xが生成した。材料は８５℃で脱溶媒和して通常のＭＯＦ－２７４として普通に担持できる。図２３に示すのは、結晶成長阻害剤として２，２’－ビピリジン－５，５’－ジカルボン酸（ＢＰＹＤＣ）を用いて合成したＭＯＦ－２７４の粉末Ｘ線回折スペクトルである。ＭＯＦ－２７４相はＢＰＹＤＣの５０モル％投入まで保持される。図２４に示すように、ＢＰＹＤＣの導入によって、粒子径は明らかに減少する。
【0362】
【表3】
【0363】
例Ｃ８． 結晶阻害剤としてＢＰＹＤＭを用いるＭＯＦ－２７４の小規模合成の例示的手順
Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）を２０ｍＬスケールで調製した。まず、リンカー、結晶成長阻害剤及び塩基を２０ｍＬシンチレーションバイアルに加え、加熱して水に溶解させた。この例では、バイアル内で溶液が透明になるまで撹拌及び６０℃に加熱することによって、水酸化ナトリウム（４ｍｍｏｌ、０．１６０ｇ）、Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ（０．９ｍｍｏｌ、０．２４７ｇ）及び２，２’－ビピリジン－５，５’－ジメタノール（０．１ｍｍｏｌ、０．０２２ｇ）を水（１０ｍＬ）に溶解させた。次いで、別の容器内でＭｇ（ＮＯ３）２六水和塩（２ｍｍｏｌ、０．５１２ｇ）を５ｍＬの水に溶解し、脱プロトン化リンカー溶液に素早く添加してＭＯＦを析出させた。混合物をバイアル内で大気圧下約９７℃で穏やかに還流しながら１２～１６時間反応させた。この反応でＭＯＦ化合物Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰＹＤＭ）xが生成し、水で３回及びイソプロパノールで３回洗浄して、アルコール中で保存した。表面積測定用に、最高の吸収量を得るため材料を２５０℃で活性化した。この反応で、阻害剤の使用量に基づいて、収率５３～８１％のＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰＹＤＭ）xが生成した。図２５に示すのは、結晶成長阻害剤として２，２’－ビピリジン－５，５’－ジメタノール（ＢＰＹＤＭ）を用いて合成したＭＯＦ－２７４の粉末Ｘ線回折スペクトルである。ＢＰＹＤＭの導入によって、最初はＭＯＦ－２７４の粒子長さは減少する。しかし、ＢＰＹＤＭ担持量をさらに増やすと、図２６に示すように、粒子長が増大し、アスペクト比が減少する。
Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）を２０ｍＬスケールで調製した。まず、リンカー、結晶成長阻害剤及び塩基を２０ｍＬシンチレーションバイアルに加え、加熱して水に溶解させた。この例では、バイアル内で溶液が透明になるまで撹拌及び６０℃に加熱することによって、水酸化ナトリウム（４ｍｍｏｌ、０．１６０ｇ）、Ｈ４ｄｏｂｐｄｃ（０．９ｍｍｏｌ、０．２４７ｇ）及び２，２’－ビピリジン－５，５’－ジメタノール（０．１ｍｍｏｌ、０．０２２ｇ）を水（１０ｍＬ）に溶解させた。次いで、別の容器内でＭｇ（ＮＯ３）２六水和塩（２ｍｍｏｌ、０．５１２ｇ）を５ｍＬの水に溶解し、脱プロトン化リンカー溶液に素早く添加してＭＯＦを析出させた。混合物をバイアル内で大気圧下約９７℃で穏やかに還流しながら１２～１６時間反応させた。この反応でＭＯＦ化合物Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰＹＤＭ）xが生成し、水で３回及びイソプロパノールで３回洗浄して、アルコール中で保存した。表面積測定用に、最高の吸収量を得るため材料を２５０℃で活性化した。この反応で、阻害剤の使用量に基づいて、収率５３～８１％のＭｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）（ＢＰＹＤＭ）xが生成した。図２５に示すのは、結晶成長阻害剤として２，２’－ビピリジン－５，５’－ジメタノール（ＢＰＹＤＭ）を用いて合成したＭＯＦ－２７４の粉末Ｘ線回折スペクトルである。ＢＰＹＤＭの導入によって、最初はＭＯＦ－２７４の粒子長さは減少する。しかし、ＢＰＹＤＭ担持量をさらに増やすと、図２６に示すように、粒子長が増大し、アスペクト比が減少する。
【0364】
【表4】
【0365】
例Ｃ９． 裸ＭＯＦ例：ＣＯ
２
吸収速度の向上
比較例１；ＩＤがＡ２１７３のＭＯＦ裸試料は、例１に記載した一般手順に従って水性溶媒（Ｈ２Ｏ）を用いて調製した。
比較例１；ＩＤがＡ２１７３のＭＯＦ裸試料は、例１に記載した一般手順に従って水性溶媒（Ｈ２Ｏ）を用いて調製した。
【0366】
比較例２；ＩＤがＡ３１５ＢのＭＯＦ裸試料は例Ｃ５の一般手順に従って調製したが、非水性溶媒のＤＭＦを使用した。
【0367】
実施例１；ＩＤがＡ２１７７のＭＯＦ裸試料は、例Ｃ１に記載した一般手順に従って水性溶媒（Ｈ２Ｏ）を用いて調製した。
【0368】
実施例２；ＩＤがＡ３１６のＭＯＦ裸試料は例Ｃ５の一般手順に従って調製したが、結晶成長阻害剤としてのサリチル酸（ＳＡ）及び水性溶媒（Ｈ２Ｏ）を使用した。
【0369】
実施例３；ＩＤがＡ３９ＣのＭＯＦ裸試料は例Ｃ５の一般手順に従って調製したが、結晶成長阻害剤としてのサリチル酸（ＳＡ）及び水性溶媒（Ｈ２Ｏ）を使用した。
【0370】
表２は、粒子径、アスペクト比並びに濃度４．５体積％の乾燥ＣＯ２下でＤＶＳ量測定法を用いて測定したＣＯ２吸収量性能の詳細をまとめたものである。粒子径の減少、アスペクト比の増加及びＭＯＦの水性合成の組合せによって、ＣＯ２吸収速度が大幅に向上したＭＯＦが得られることが分かる。
【0371】
【表5】
【0372】
例Ｃ１０． 収着剤の例；ＣＯ
２
吸収速度の向上
水性合成したＭＯＦ－２７４［Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）］を具体例として用いる。例示的な収着剤材料は、水性溶媒を用いて合成し、さらに本願並びにＰＣＴ／ＵＳ２０２３／０６０３９６及びＰＣＴ／ＵＳ２０２３／０２１５４２の開示に従ってスペルミンとＡＥＡＭからなるハイブリッドアミンで官能化したＭＯＦ－２７４である。図２７に示すのは、アミノシリコーン。スペルミン及び幾つかの例示的なアミノシリコーンの化学構造である。追加のアミノシリコーンの化学構造は、本願並びにＰＣＴ／ＵＳ２０２３／０６０３９６及びＰＣＴ／ＵＳ２０２３／０２１５４２に見出すことができる。例Ｃ１に記載された一般手順に従って合成したＭＯＦ－２７４は、一般に六角形のチャネルを含んでおり、１乃至数ミクロンの細くて長いロッド状形状を有している（Ｆｕ ｅｔ ａｌ．， Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｄｖａｎｃｅｓ，２０２３，９，６及びＵＳ ２０２２／０２６６２１９）。
水性合成したＭＯＦ－２７４［Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）］を具体例として用いる。例示的な収着剤材料は、水性溶媒を用いて合成し、さらに本願並びにＰＣＴ／ＵＳ２０２３／０６０３９６及びＰＣＴ／ＵＳ２０２３／０２１５４２の開示に従ってスペルミンとＡＥＡＭからなるハイブリッドアミンで官能化したＭＯＦ－２７４である。図２７に示すのは、アミノシリコーン。スペルミン及び幾つかの例示的なアミノシリコーンの化学構造である。追加のアミノシリコーンの化学構造は、本願並びにＰＣＴ／ＵＳ２０２３／０６０３９６及びＰＣＴ／ＵＳ２０２３／０２１５４２に見出すことができる。例Ｃ１に記載された一般手順に従って合成したＭＯＦ－２７４は、一般に六角形のチャネルを含んでおり、１乃至数ミクロンの細くて長いロッド状形状を有している（Ｆｕ ｅｔ ａｌ．， Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｄｖａｎｃｅｓ，２０２３，９，６及びＵＳ ２０２２／０２６６２１９）。
【0373】
例Ｃ１に従って調製したＭＯＦ－２７４を用いてスペルミン及びＡＥＡＭで官能化した収着剤を、比較例（以下、比較例３）として用いた（ＧＥ１１５－Ａ２５９）。このＭＯＦ－２７４（ＩＤ＃Ａ２１）は約２．２μｍの粒子径を有する（図２８）。
【0374】
図２９に示すのは、実施例（以下、実施例４）（ＧＥ１１５－Ａ２７２）の例示的なＳＥＭ画像である。同じバッチのＭＯＦを、ＧＥ１１５－Ａ２５９及びＧＥ１１５－Ａ２７２の両方に使用する。唯一の違いは、ＧＥ１１５－Ａ２７２用のＭＯＦは、アミン担持前に、乳鉢ですりつぶして粒子長を約２．２μｍから約０．８μｍに減少させたことである。図３０に示すのは、別の実施例（以下、実施例５）（ＧＥ１１５－Ａ２７９）の例示的なＳＥＭ画像である。ＧＥ１１５－Ａ２７９に用いたＭＯＦは、アミン担持前に機械的に粉砕して粒子長を減少させた。
【0375】
ＣＯ２及びＨ２Ｏ吸収は、ＤＶＳ量測定法を用いて２５℃、５０％ＲＨ及び５０００ｐｐｍｖ ＣＯ２で測定した。アミン担持量、ＣＯ２吸収量及びＣＯ２速度の詳細を表３にまとめた。表から明らかなように、粒子長を減少させた実施例は、同様のＣＯ２吸収量を示すが、比較例に比して速度が大幅に向上している。
【0376】
【表6】
【0377】
例Ｃ１１． ハイブリッドアミンの比率調節による作業容量の改善
水性合成したＭＯＦ－２７４［Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）］を、スペルミン、ＡＰＡＰ（図２７；Ｎ１，Ｎ１’－（（１，１，３，３－テトラメチルジシロキサン－１，３－ジイル）ビス（プロパン－３，１－ジイル））ビス（プロパン－１，３－ジアミン））及びそれらの各種比率の混合物を、例示的な例として用いる（表４）。ＭＯＦ－２７４は、例Ｃ４に記載した手順に従って合成し、平均粒子径は０．４μｍであった。図３１に示す破過試験装置を用いて測定したＣＯ２及びＨ２Ｏ吸収量は、上述の破過試験装置を用いてＤＡＣ適合条件（２５℃、５０％ＲＨ及び４００ｐｐｍｖ ＣＯ２）で測定する。図３２に示すのは、ＤＶＳ重量測定法を用いて測定した１００ｍｂａｒ ＣＯ２濃度に対する１２０℃での乾燥ＣＯ２吸収であり、これは１００ｍｂａｒ ＣＯ２分圧下での脱着残留の指標として使用される。吸着容量から脱着残留を減算すると、ＣＯ２吸収の作業容量が推定される（図３３）。純スペルミンで修飾した吸着剤（ＧＥ５－Ａ２１７５）が、ＤＡＣ適合条件下で最も高い吸着吸収量、及び最も高い脱着残留を有しており、作業容量は０．０７ｇＣＯ２／ｇ収着剤となる。純ＡＰＡＰで修飾した収着剤（ＧＥ２８１－１１１Ｂ１）は大幅に減少した脱着残留及び吸着容量を有しており、作業容量は０．０１ｇＣＯ２／ｇ収着剤となる。ハイブリッドアミンで修飾した収着剤（ＧＥ２８３－１５１Ａ）及びＧＥ２８４－１５１Ｂ）は、純スペルミン又は純ＡＰＡＰで修飾した収着剤に比して、格段に増大した作業容量を有する。
水性合成したＭＯＦ－２７４［Ｍｇ２（ｄｏｂｐｄｃ）］を、スペルミン、ＡＰＡＰ（図２７；Ｎ１，Ｎ１’－（（１，１，３，３－テトラメチルジシロキサン－１，３－ジイル）ビス（プロパン－３，１－ジイル））ビス（プロパン－１，３－ジアミン））及びそれらの各種比率の混合物を、例示的な例として用いる（表４）。ＭＯＦ－２７４は、例Ｃ４に記載した手順に従って合成し、平均粒子径は０．４μｍであった。図３１に示す破過試験装置を用いて測定したＣＯ２及びＨ２Ｏ吸収量は、上述の破過試験装置を用いてＤＡＣ適合条件（２５℃、５０％ＲＨ及び４００ｐｐｍｖ ＣＯ２）で測定する。図３２に示すのは、ＤＶＳ重量測定法を用いて測定した１００ｍｂａｒ ＣＯ２濃度に対する１２０℃での乾燥ＣＯ２吸収であり、これは１００ｍｂａｒ ＣＯ２分圧下での脱着残留の指標として使用される。吸着容量から脱着残留を減算すると、ＣＯ２吸収の作業容量が推定される（図３３）。純スペルミンで修飾した吸着剤（ＧＥ５－Ａ２１７５）が、ＤＡＣ適合条件下で最も高い吸着吸収量、及び最も高い脱着残留を有しており、作業容量は０．０７ｇＣＯ２／ｇ収着剤となる。純ＡＰＡＰで修飾した収着剤（ＧＥ２８１－１１１Ｂ１）は大幅に減少した脱着残留及び吸着容量を有しており、作業容量は０．０１ｇＣＯ２／ｇ収着剤となる。ハイブリッドアミンで修飾した収着剤（ＧＥ２８３－１５１Ａ）及びＧＥ２８４－１５１Ｂ）は、純スペルミン又は純ＡＰＡＰで修飾した収着剤に比して、格段に増大した作業容量を有する。
【0378】
【表7】
【0379】
今回、収着剤の粒子径の減少、収着剤のアスペクト比の増大及び収着剤の水性合成の１以上によって、ＣＯ２吸収速度が格段に向上した収着剤が得られるという知見が得られた。一般に、ＣＯ２吸収速度が高いほど、単位時間当たりのＣＯ２捕集量が多くなり、捕集のコスト及び潜在的エネルギー使用量が削減される。
【0380】
定義
本願において、本開示の「例示又は例示的な実施形態」又は「一実施形態」という場合、記載された特徴を備える追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈すべきではない。
本願において、本開示の「例示又は例示的な実施形態」又は「一実施形態」という場合、記載された特徴を備える追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈すべきではない。
【0381】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴が、ある図面には記載され、他の図面には記載されていないこともあるが、これは便宜上のものにすぎない。本発明の原理に則して、ある図面に記載された特徴を、他の図面に記載された特徴と組合せて参照し及び／又は特許請求の範囲に記載することができる。
【0382】
本発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、特許請求の範囲の技術的思想及び技術的範囲内で修正を加えて本願発明を実施できることは当業者には明らかであろう。
【0383】
本願で開示する様々な実施形態の構成要素について紹介する際、単数形で記載したものは、その構成要素が１以上存在することを意味する。「備える」、「含む」及び「有する」という用語は、内包的なものであり、記載した構成要素以外の追加の構成要素が存在していてもよいことを意味する。
【0384】
別途記載されていない限り、本明細書で用いる「略」、「実質的に」及び「約」などの近似表現は、それらで修飾された用語が、絶対的又は厳密なものではなく、当業者に自明の近似的なものにすぎないことを示す。従って、「約」、「略」及び「実質的に」のような用語で修飾された値はその厳密な数値に限定されるものではない。少なくとも幾つかの事例では、近似表現は、その値を測定する機器の精度に対応する。さらに、別途記載されていない限り、「第１」、「第２」などの用語は、本願では単なる付票にすぎず、それらが付されたものに、数的、位置的又は階層的要件を課すものではない。さらに、例えば「第２」という場合、例えば「第１」以下又は「第３」以上のものの存在を必要とするものでも、排除するものでもない。
【0385】
別途記載されていない限り、本明細書で用いる「略」、「実質的に」及び「約」などの近似表現は、それらで修飾された用語が、絶対的又は厳密なものではなく、当業者に自明の近似的なものにすぎないことを示す。従って、「約」、「略」及び「実質的に」のような用語で修飾された値はその厳密な数値に限定されるものではない。少なくとも幾つかの事例では、近似表現は、その値を測定する機器の精度に対応する。さらに、別途記載されていない限り、「第１」、「第２」などの用語は、本願では単なる付票にすぎず、それらが付されたものに、数的、位置的又は階層的要件を課すものではない。さらに、例えば「第２」という場合、例えば「第１」以下又は「第３」以上のものの存在を必要とするものでも、排除するものでもない。
【0386】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、当業者が本発明を実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本開示の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲と文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と非本質的な差しかない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【0387】
本開示の幾つかの置換基が他の置換基の存在に依拠しており、任意であることは当業者には明らかであろう。例えば、式Ａ－ＩＩにおいて、Ｒ９が直接結合の場合、Ｒ１及びＲ２は化合物に存在しない任意の置換基である。同様に、式Ａ－ＩＩにおいて、ｎが０のとき、Ｒ９とＲ１０の間は直接結合であり、Ｒ３、Ｒ４及びＲ１１は化合物に存在しない任意の置換基である。ある実施形態において置換値が任意であったとしても、他の実施形態における置換基の存在について限定するものではない。
【0388】
本願で用いる「アルキル」という用語は、単独でも或いは「ハロアルキル」のように化合物名で用いる場合にも、メチル、エチル、ｎ－プロピル及びｉ－プロピル、又は各種ブチル、ペンチルもしくはヘキシル異性体のような直鎖又は枝分れアルキルを包含する。炭素原子数で定義されるアルキル（例えばＣ６アルキル）は、その数の炭素原子を有するものと理解され、それ以上は限定されない。
【0389】
本願で用いる「ヘテロアルキル」という用語は、鎖骨格を形成する元素の１以上が炭素以外のものであるアルキル鎖をいう。
【0390】
本願で用いる「アミノアルキル」は、Ｎ－基を直鎖又は枝分れアルキルで置換したものを包含する。
【0391】
本願で用いる「ハロゲン」又は「ハライド」という用語は、単独でも或いは「ハロアルキル」のように化合物名で用いる場合にも、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素を含む。さらに、「ハロアルキル」のように化合物名で用いる場合、そのアルキルは、同一又は異なるハロゲン原子で部分的又は完全に置換される。「ハロアルキル」の具体例としては、Ｆ３Ｃ、ＣｌＣＨ２、ＣＦ３ＣＨ２及びＣＦ３ＣＣｌ２が挙げられる。「ハロアルコキシ」などの用語も、「ハロアルキル」という用語と同様に定義される。「ハロアルコキシ」の具体例としては、ＣＦ３Ｏ、ＣＣｌ３ＣＨ２Ｏ、Ｆ２ＣＨＣＨ２ＣＨ２Ｏ及びＣＦ３ＣＨ２Ｏが挙げられる。
【0392】
本願で用いる「複素環式」という用語は、環骨格を形成する元素の１以上が炭素以外のものである環をいう。別途記載されていない限り、複素環式は、飽和、部分飽和又は完全に不飽和であってもよい。完全に不飽和の複素環式環はヒュッケル則を満たし、そのような環は「ヘテロアリール」又は芳香族複素環式環とも呼ばれる。「飽和複素環式環」とは、環員原子間に単結合しか含まない複素環式環をいう。
【0393】
本願で用いる「アミノシリコーン基」という用語は、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合を含むシロキサン基（ジシロキサン基とも呼ばれる）とアミン基とを両方含む官能基を包含する。
【0394】
１Ｈ ＮＭＲスペクトルはテトラメチルシランの低磁場側のｐｐｍで示し、「ｓ」は一重線、「ｄ」は二重線、「ｄｄ」は二重線の二重線、「ｄｄｄ」は二重線の二重線の二重線、「ｔ」は三重線、「ｍ」は多重線及び「ｂｒ ｓ」は幅広な一重線を意味する。
【0395】
本願で用いる「ソフトウェア」及び「ファームウェア」という用語は互換的であり、ＲＡＭメモリー、ＲＯＭメモリー、ＥＰＲＯＭメモリー、ＥＥＰＲＯＭメモリー及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリーを始めとして、プロセッサーで実行するためにメモリーに記憶された任意のコンピュータープログラムを含む。上記のメモリーの種類は例示にすぎず、コンピュータープログラムの記憶に使用できるメモリーの種類に関して限定するものではない
【0396】
本願では、プロセッサーは、マイクロコントローラー、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、その他本願に記載の機能を実行できる任意の回路又はプロセッサを用いるシステムを含む任意のプログラマブルシステムを包含し得る。上記の例は例示にすぎず、「プロセッサー」という用語の定義及び／又は意味を限定するものではない。
【0397】
システム及びプロセスは、本願に記載した特定の実施形態に限定されるものではない。さらに、各システムの構成要素及び各プロセスは、本願に記載した他の構成要素及びプロセスとは別個独立に実施することができる。各構成要素及びプロセスは、他のアセンブリパッケージ及びプロセスと組合せて使用できる。
【0398】
本願で用いる「非一時的コンピューター可読媒体」という用語は、任意のデバイスにおけるコンピューター可読命令、データ構造、プログラムモジュール及びサブモジュールその他のデータのような、情報の短期及び長期保存のための方法又は技術で具体化される有形コンピューター装置を表すものである。従って、本願に記載の方法は、限定されるものではないが、記憶デバイス及び／又はメモリー装置を始めとする、有形の非一時的コンピューター可読媒体に実装された実行可能命令としてエンコードし得る。かかる命令は、プロセッサーによって実行されると、本願に記載の方法の少なくとも一部をプロセッサーに実行させる。さらに、本願で用いる「非一時的コンピューター可読媒体」という用語は、あらゆる有形コンピューター可読媒体を包含し、限定されるものではないが、揮発性及び不揮発性媒体を始めとする非一時的コンピューター記憶装置、並びにファームウェア、物理及び仮想記憶装置、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤのようなリムーバブル及び非リムーバブル媒体、並びにネットワーク又はインターネットのような他のデジタルソース、さらには未だ開発されていないデジタル手段などが挙げられ、唯一の例外は一時的な伝搬信号である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【外国語明細書】