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イオン液体II ―驚異的な進歩と多彩な近未来― (普及版)

  • Ionic Liquid II ―Marvelous Developments and Colorful Near Future― (Popular Edition)
2006年刊「イオン液体II―驚異的な進歩と多彩な近未来―」の普及版。反応溶媒や電解質溶液代替としての応用が大きく広がったイオン液体。その研究開発成果を網羅し、前書より大幅ボリュームアップでさらに内容が充実した第2弾!

商品コード: B1075

  • 監修: 大野弘幸
  • 発行日: 2014年4月2日
  • 価格(税込): 5,184 円
  • 体裁: B5判、299ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0878-4

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  • イオン液体 / 有機塩 / 溶融塩 / 電解質 / リチウムイオン電池 / キャパシタ / 反応場 / 溶媒 / 湿式太陽電池

刊行にあたって

 イオン液体の研究成果を纏めて出版したのが2003年2月であった。それからほんの2年しか経っていないのに、イオン液体を取り巻く環境はだいぶ変化した。“可能性”として前書で述べたもののいくつかは現実のものとなっているし、2年前には予想もできなかった動きもある。これらは数年後には新しい材料として新分野を切り開く基礎になっていることであろう。本書は前書との重複を極力避け、ここ2年間に展開された新しい成果を中心に、前書では紹介できなかった項目も加え、最新の情報を最適な執筆者により新しい切り口で纏めたものである。本書がイオン液体の新しい展開の引き金になることを期待する。
(「はじめに」より抜粋)

大野弘幸


<普及版の刊行にあたって>

 本書は2006年に『イオン液体 II ―驚異的な進歩と多彩な近未来―』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承ください。

2014年4月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

大野弘幸   東京農工大学大学院 共生科学技術研究部 ナノ未来科学研究拠点 教授
萩原理加   京都大学大学院 エネルギー科学研究科 教授
宇井幸一   東京理科大学 理工学部 工業化学科 助手
上田幹人   北海道大学大学院 工学研究科 助手
水畑穣   神戸大学 工学部 応用化学科 助教授
菅孝剛   関東化学(株) 試薬事業本部 技術部 技術課 係長
山本博志   旭硝子(株) 中央研究所 化学生産技術グループ 主幹研究員
栃木勝己   日本大学 理工学部 物質応用化学科 教授
Claus Hilgers   Solvent Innovation GmbH、President & CEO
玉田政宏   東京農工大学大学院 工学教育部 生命工学専攻
松見紀佳   東京農工大学大学院 共生科学技術研究部 ナノ未来科学研究拠点 助手
小島邦彦   東洋合成工業(株) 感光材事業本部 エネルギー部 エネルギー部長
多田健太郎   東洋合成工業(株) 感光材事業本部 エネルギー部 エネルギー研究グループ グループ長
林賢   東京大学大学院 理学系研究科 化学専攻 
小澤亮介   東京大学大学院 理学系研究科 化学専攻
濵口宏夫   東京大学大学院 理学系研究科 化学専攻 教授;イオン液体研究会 代表世話人
西川惠子   千葉大学大学院 自然科学研究科 教授
東崎健一   千葉大学 教育学部 物理学教室 教授
大内幸雄   名古屋大学大学院 理学研究科 物質理学専攻 助教授
金井要   名古屋大学大学院 理学研究科 物質理学専攻 助手
関一彦   名古屋大学大学院 理学研究科 物質理学専攻 教授
荻原航   東京農工大学大学院 工学教育部 生命工学専攻
福元健太   東京農工大学大学院 工学教育部 生命工学専攻
深谷幸信   東京農工大学大学院 工学教育部 生命工学専攻
James H.
 Davis,Jr.   South Alabama University、Professor
水雲智信   東京農工大学大学院 共生科学技術研究部 ナノ未来科学研究拠点 博士研究員
北爪智哉   東京工業大学大学院 生命理工学研究科 教授
柳日馨   大阪府立大学大学院 理学系研究科 教授
福山高英   大阪府立大学大学院 理学系研究科 助手
吉澤正博   Monash University School of Chemistry 博士研究員
淵上寿雄   東京工業大学大学院 総合理工学研究科 教授
Neil Winterton   University of Liverpool、Professor
伊藤敏幸   鳥取大学 工学部 物質工学科 精密合成化学講座 教授
藤田恭子   Monash University School of Chemistry 博士研究員
Douglas R.
 MacFarlane   Monash University School of Chemistry、Professor
Maria Forsyth   Monash University School of Physics and Materials Engineering、Professor
中村暢文   東京農工大学大学院 共生科学技術研究部 ナノ未来科学研究拠点 助教授
田村薫   東京農工大学大学院 工学教育部 生命工学専攻
宇恵誠   三菱化学(株) 筑波センター 副センター長
成田麻子   東京農工大学大学院 工学教育部 生命工学専攻
栄部比夏里   (独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 蓄電デバイス研究グループ 主任研究員
松本一   (独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 蓄電デバイス研究グループ 主任研究員
中川裕江   (株)ジーエス・ユアサ コーポレーション 研究開発センター 第三開発部 第一グループ リーダー
増田現   日清紡績(株) 研究開発本部 事業推進部
片伯部貫   横浜国立大学大学院 工学府
渡邉正義   横浜国立大学大学院 工学研究院 教授
中本博文   横浜国立大学大学院 工学府
吉田幸大   京都大学大学院 理学研究科 化学専攻 博士研究員
斎藤軍治   京都大学大学院 理学研究科 化学専攻 教授
吉尾正史   東京大学大学院 工学系研究科 化学生命工学専攻 助手
加藤隆史   東京大学大学院 工学系研究科 化学生命工学専攻 教授
森誠之   岩手大学 工学部 応用化学科 教授
福島孝典   (独)科学技術振興機構 ERATO-SORSTナノ空間プロジェクト グループリーダー
中嶋琢也   奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 助手
河合壯   奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 教授

執筆者の所属表記は、2006年当時のものを使用しております。

目次

第1章 イオン液体の特徴と価値 

第2章 イオン液体の定義 
1. はじめに
2. Ionic liquidとは?
3. “Ionic Liquid”は100℃以下に融点を持つ溶融塩だけか?―既出の著書に学ぶ―
4. 国内での代表的な定義
5. 温度による定義
6. 特許の観点からの定義
7. 最近のイオン液体と従来のイオン液体の定義、あるいは溶融塩との違い
8. Ionic Liquidsの日本語表記
9. おわりに

第3章 一般的なイオン液体とそれらの物性 
1. はじめに
2. 代表的なイオン液体
3. 構造と物性
4. 温度と物性(温度変化による粘度)
5. 市販品のイオン液体とその物性
6. 品質について

第4章 計算化学による物性予測

1. 純成分―粘度、融点とイオン構造― 
1.1 文献調査
1.2 計算
1.3 結果
1.3.1 イオン性液体の粘度式
1.3.2 脂肪族アルキルアンモニウム類の粘度式
1.3.3 イオン液体の融点
1.4 まとめ

2. 混合物―相平衡、輸送物性― 
2.1 はじめに
2.2 混合物物性データ
2.3 物性予測―相平衡―
2.4 おわりに

第5章 合成法、精製法の進歩とスケールアップ 
1. はじめに
2. 品質
2.1 有機出発物質と他の揮発性物質
2.2 ハロゲン不純物
2.3 水
2.4 プロトン性不純物
2.5 未反応の他のイオン性不純物
2.6 色
3. 合成のスケールアップ
4. イオン液体の価格の将来展望

第6章 イオン液体の高純度合成と純度分析
1. はじめに
2. イオン液体の合成方法
2.1 第4級アンモニウム系イオン液体の合成
2.2 原料由来の不純物
3. イオン液体の精製
3.1 疎水性のイオン液体
3.2 親水性のイオン液体
3.3 着色成分の除去
3.4 金属、金属塩、微粒子の除去
4. 水分の除去
4.1 真空乾燥
4.2 吸着剤使用
5. 純度分析方法
5.1 イオンクロマトグラフィー
5.2 クロマトグラフィー分析
5.3 水分分析
5.4 ガスクロマトグラフィー分析
5.5 サイクリックボルタモグラム
5.6 その他の分析
6. イオン性液体の保存安定性
7. 量産化技術
8. おわりに

第7章 イオン液体の物理化学

1. イオン液体中のイオン構造 
1.1 はじめに
1.2 BmimClの結晶多形と内部回転異性
1.3 Bmim+カチオンの結晶および液体中のラマンスペクトルと構造
1.4 BmimCl単結晶の融解と回転異性体の変換

2. イオン液体の液体構造
2.1 はじめに
2.2 イオン液体化合物の結晶構造とイオン間相互作用
2.3 イオン液体中のイオン間相互作用と融点
2.4 イオン液体中の局所構造の可能性

3. 熱現象で観たイオン液体の特異性
3.1 はじめに
3.2 サーモモジュールを用いた超高感度熱分析装置

第8章 イオン液体界面の構造解析
1. はじめに
2. イオン液体の気/液界面構造
3. イオン液体/金属界面
4. 今後の課題

第9章 新規イオン液体群

1. 非ハロゲン系イオン液体 
1.1 はじめに
1.2 非ハロゲン系汎用アニオン
1.3 芳香族系のアニオン

2. アミノ酸イオン液体 
2.1 はじめに
2.2 アミノ酸イオン液体のメリット
2.3 アミノ酸イオン液体の構造と物性
2.4 展望

3. 新規アニオン
3.1 はじめに
3.2 既存アニオンの構造改変
3.3 新規S含有アニオン
3.4 新規カルボン酸アニオン
3.5 おわりに

4. 新規カチオン系
4.1 はじめに
4.2 非アンモニウムカチオン
4.3 カチオンの機能化
4.4 展望

5. Task―Specific Ionic Liquids 最近の進歩
5.1 はじめに
5.2 機能席導入による物性変化
5.3 合成法
5.4 TSILの応用とトピックス
5.4.1 有機合成反応への応用
5.4.2 分離・抽出技術への応用
5.4.3 酸性TSILと塩基性TSIL
5.4.4 フッ素型TSIL
5.5 まとめと展望

第10章 イオン液体中での化学合成

1. イオン液体の反応場としての新しい動き  
1.1 化学反応用溶媒としての要件
1.2 反応場としての新しい動き
1.2.1 光学活性体の創製
1.2.2 ニコチン由来の光学活性なイオン液体
1.3 担体としてのイオン液体

2. イオン液体とマイクロ化学プロセス
2.1 はじめに
2.2 イオン液体中での薗頭カップリング反応
2.3 溝呂木-Heck反応
2.4 マイクロフロー系での触媒的カルボニル化反応

第11章 イオン液体中の高分子合成 
1. はじめに
2. ラジカル重合
3. イオン重合
4. 金属触媒重合
5. 重縮合
6. 開環重合
7. 電解重合
8. おわりに

第12章 イオン液体中での有機電解反応 
1. はじめに
2. イオン液体中でのボルタンメトリー
2.1 有機化合物の電解酸化還元に及ぼすイオン液体の影響
2.2 イオン液体中での遷移金属錯体メディエーターの電極触媒能の検討
3. イオン液体中での有機電解合成
3.1 イオン液体自身の電解酸化還元
3.2 環状カーボナート類の電解合成
3.3 金属錯体触媒による電解還元的カップリング
3.4 Co錯体による電極触媒的脱ハロゲン化
3.5 ニトロキシルラジカルによるアルコールの電極触媒的酸化
3.6 ベンゾイル蟻酸およびN-メチルフタルイミドの電解還元
3.7 有機伝導体の電解合成
4. 有機化合物の選択的電解フッ素化
5. 導電性高分子の電解合成
6. おわりに

第13章 難溶性物質の可溶化

1. 多糖類 
1.1 はじめに
1.2 セルロースを溶解するイオン液体
1.3 セルロースの可溶化に有効な新規イオン液体
1.4 一般天然多糖類の溶解
1.5 おわりに

2. ポリペプチド類 
2.1 はじめに
2.2 シルクの溶解性
2.3 一般的なポリペプチド類の溶解
2.4 高極性イオン液体へのポリペプチドの溶解性
2.5 おわりに

3. 核酸 
3.1 はじめに
3.2 核酸の可溶化に有効なアニオン構造の検討
3.3 カチオン構造が及ぼす核酸の溶解性への影響
3.4 核酸の溶解に有効な構造を持つ新規イオン液体
3.5 おわりに

4. イオン液体中の高分子
4.1 はじめに
4.2 イオン液体中の高分子の可溶化の報告例
4.3 関連系
4.4 溶液中でのイオン液体と高分子の相互作用

5. 合成高分子 

第14章 生物化学

1. イオン液体を反応媒体に用いるリパーゼ触媒反応 
1.1 はじめに
1.2 イオン液体と生体触媒
1.3 イオン液体溶媒中のリパーゼ触媒不斉反応
1.4 イオン液体による酵素の安定化と活性化
1.5 おわりに

2. タンパク質の保存用溶媒としてのイオン液体

3. PEO修飾した金属タンパク質の合成 

4. タンパク質のイオン液体への可溶化 

5. 耐熱性の付与
5.1 はじめに
5.2 光導波路分光法
5.3 タンパク質の耐熱性
5.4 タンパク質の高温電気化学
5.5 イオン液体中のタンパク質化学の将来展望

第15章 電解質としての新展開

1. 電解質に要求される特性とイオン液体の利点 
1.1 はじめに
1.2 エネルギー貯蔵デバイス用電解質
1.3 エネルギー変換デバイス用電解質

2. 電解質用新規イオン液体 
2.1 はじめに
2.2 カチオン
2.3 アニオン

3. フルオロハイドロジェネート系イオン液体  
3.1 はじめに
3.2 イオン液体1、3-ジアルキルイミダゾリウムフルオロハイドロジェネート
3.3 非イミダゾリウム系のフルオロハイドロジェネートイオン液体
3.4 イオン液体合成原料としてのフルオロハイドロジェネート塩
3.5 おわりに

第16章 電気化学的な機能を付与したイオン液体

1. メディエーターの可溶化 
1.1 はじめに
1.2 市販キノン類のイオン液体への溶解度
1.3 ポリエーテルキノンの分子設計
1.4 おわりに

2. 酸化還元活性を有するイオン液体 
2.1 はじめに
2.2 金属錯体を用いる系(リガンド型イオン液体)
2.3 金属を用いない系(非リガンド型イオン液体)
2.4 おわりに

3. Zwitterions 
3.1 はじめに
3.2 液状化とイオン伝導度の改善
3.3 合成方法
3.4 融点に及ぼすカチオンの構造
3.5 融点に及ぼすアニオンの構造
3.6 ZwitterionとLiTFSIの混合物
3.7 おわりに

4. 含ホウ素系イオン液体及びイミダゾール-ボラン錯体 
4.1 有機ホウ素系イオン液体
4.2 液状イミダゾール-ボラン錯体
4.3 ポリ(有機ホウ素ハライド)-イミダゾール錯体

第17章 特定イオンの伝導体

1. 多価アニオンを成分とするイオン液体の合成とカチオン伝導特性 
1.1 はじめに
1.2 アルカリ金属イオンを含有するイオン液体
1.3 プロトンを含有するイオン液体

2. H+伝導体 
2.1 はじめに
2.2 イオン液体+酸
2.3 活性プロトンを構成イオンに含有するイオン液体
2.4 塩基+酸
2.5 おわりに

3. アニオン伝導体 
3.1 はじめに
3.2 ポリエーテル/塩ハイブリッド
3.3 アリルイミダゾリウム塩
3.4 ハロゲン化物イオン以外で注目される系
3.5 おわりに

第18章 イオン液体の高分子化 
1. はじめに
2. ポリカチオン型高分子化イオン液体
3. コポリマー型高分子化イオン液体
4. イオン液体構造を有する架橋剤
5. 高分子化イオン液体の利用範囲

第19章 イオニクスデバイスへの利用(I:蓄エネルギー)

1. リチウム金属電池への新展開 
1.1 はじめに
1.2 イオン液体中でのリチウムの析出・溶解
1.2.1 リチウム極の充放電
1.2.2 電解質の純度と充放電効率
1.3 金属電池への応用例
1.3.1 各種イオン液体の充放電特性
1.3.2 イオン液体の純度と充放電特性
1.4 おわりに

2. リチウムイオン電池への新展開 
2.1 はじめに
2.2 リチウムイオン電池とは
2.3 イオン液体のリチウムイオン電池への応用に際して予想される課題
2.4 イオン液体のリチウムイオン電池用電解質としての基礎特性
2.5 イオン液体を電解質として用いたリチウムイオン電池の特性
2.6 おわりに

3. キャパシタへの新展開 
3.1 はじめに
3.2 イオン液体の電気二重層キャパシタへの応用
3.3 脂肪族アンモニウム塩系イオン液体を電解液に用いたキャパシタ
3.4 おわりに

第20章 イオニクスデバイスへの利用(II:エネルギー変換)

1. 色素増感太陽電池 
1.1 はじめに
1.2 イオン液体中のヨウ素レドックス対の電荷輸送機構
1.3 ヨウ素レドックス対間交換反応の溶媒種依存性と太陽電池セル性能に与える影響
1.4 イオン液体を用いた色素増感太陽電池性能
1.5 イオン液体を利用した固体電解質色素増感太陽電池

2. 光応答ゲル 
2.1 はじめに
2.2 ゲルの作成と光応答性
2.3 イオン液体を含浸させたゲルの光応答
2.4 今後の展望

3. プロトン伝導性イオン液体と無加湿中温形燃料電池の可能性  
3.1 はじめに
3.2 Br&Oslash;nsted酸-塩基型イオン液体のプロトン伝導性
3.3 水素酸化及び酸素還元特性と燃料電池電解質としての可能性
3.4 おわりに

4. バイオ燃料電池を目指した展開 

第21章 機能性イオン液体の合成 
1. はじめに
2. 常磁性イオン液体の開発
3. 蛍光イオン液体の開発
4. イオン液体を用いた新規有機超伝導体の開発
5. おわりに

第22章 液晶とイオン液体のコラボレーション  
1. はじめに
2. イオン液体と液晶性分子の複合化
3. 液晶性イオン液体の分子設計と配列制御
4. 液晶性イオン液体の機能発現
4.1 異方的イオン伝導
4.2 選択的イオン輸送機能
5. おわりに

第23章 新規分野の創成

1. トライボロジー 
1.1 はじめに
1.2 潤滑剤
1.3 潤滑油としてのイオン液体
1.4 潤滑性能
1.5 摩擦面での反応
1.6 イオン液体の可能性

2. カーボンナノチューブゲル 
2.1 はじめに
2.2 カーボンナノチューブによるイオン液体のゲル化
2.3 重合部位を有するイオン液体を用いたカーボンナノチューブ・ポリマー複合体の作製
2.4 カーボンナノチューブゲル(バッキーゲル)の応用
2.5 おわりに

3. 強発光性量子ドットハイブリッド 
3.1 はじめに
3.2 イオン液体中における無機ナノ材料作製
3.3 水溶性量子ドットのイオン液体への抽出とその発光特性
3.4 重合性イオン液体による強発光性量子ドット-ポリマーハイブリッドの作製
3.5 おわりに

第24章 イオン液体研究会 

第25章 近未来展望 
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