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Construction and investgation of carbon nitride based polymer nanosheets for separation membranes

Research Project

Project/Area Number 19K05619
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 35020:Polymer materials-related
Research InstitutionKagawa University

Principal Investigator

UEMURA SHINOBU  香川大学, 創造工学部, 教授 (60423498)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsナノシート / 分離膜 / 窒化炭素 / 高分子 / 多孔性ナノシート / 高分子薄膜 / ナノ構造制御 / 海水淡水化
Outline of Research at the Start

可視光応答性光触媒能を有する窒化炭素のナノシート構造を2方向からのアプローチにて構築し,光触媒能などの機能を付与した脱塩膜(分離膜)への応用を目指す.
二次元に成長した理想的な窒化炭素は剛直な骨格と規則正しい1分子程度の空孔を有する多孔性ナノシートである.大面積化かつ単層構造となる合成条件の精査し,より適切な窒化炭素ナノシートを合成,薄膜形成や分離能評価などを実施する.
また,今まで合成例のないソフトセグメントを有する窒化炭素系高分子の多孔性シートを合成し,ソフトセグメントによる光触媒能への影響,脱塩などの分離能評価を実施する.

Outline of Final Research Achievements

In this research, membranes composed of photocatalytic carbon nitrides nanosheets or their mimetic polymers were prepared for the application of separation membranes such as reverse osmosis membranes. The preparations of the nanosheets of carbon nitrides (including polyheptazine imide) with large areas were achieved by the control of synthetic temperature and the hydrothermal treatment. However, since the layered structures of carbon nitride nanosheets were not stable in the aqueous solution due to their hydrophilicity, it is found that the stabilization of the membranes by intermolecular interactions such as electrostatic interaction is required. Further, the syntheses of mimetic polymers of carbon nitrides have been attempted for stable membranes composed of carbon nitride derivatives. As the result, the oligomers consisting of alkyl chains and melem, which is the monomer unit of carbon nitrides, were synthesized and their chemical structures were confirmed by NMR.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

海水淡水化膜などの分離膜は,現在エネルギーコスト低減のための膜厚の低下,有機物など吸着に伴う目詰まり防止などが望まれている.原子1層分の厚さであるナノシートは分離膜材料として有望視されているが,分離効率の高い大面積な多孔性ナノシートは限られている.窒化炭素類は均一な空孔を有するといわれている光触媒であり,この大面積ナノシートが構築されれば,メンテナンスフリーの分離膜などが期待できる.

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2021 2020 2019

All Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Presentation] Preparation and investigation of functionalized graphene oxide hybrid membranes for desalination2021

    • Author(s)
      上村 忍
    • Organizer
      PacifiChem 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 窒化炭素のナノシート化及びそのイオン性分子との静電相互作用による積層化2021

    • Author(s)
      上村 忍,原田汰一,馮旗
    • Organizer
      第70回高分子討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘプタジン含有共有結合性有機構造体の構築2021

    • Author(s)
      河野貴士,上村 忍
    • Organizer
      第36回中国四国地区高分子若手研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノシート混合膜の作製とイオン透過性評価2020

    • Author(s)
      上村忍,ファンジョジン,中尾勇介,友杉幸輝,馮旗
    • Organizer
      第69回高分子討論会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 窒化炭素系分子―酸化グラフェンハイブリッドの作製と脱塩膜へのアプローチ2020

    • Author(s)
      上村忍
    • Organizer
      第4回 繊維学会西部支部若手講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 窒化炭素系分子による-酸化グラフェン混合薄膜の積層構造への影響2019

    • Author(s)
      上村 忍,山﨑祐介,武田祥徳,馮旗
    • Organizer
      第68 回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] アルケニル鎖長の異なるヘプタジン誘導体の合成とその評価2019

    • Author(s)
      武田祥徳,小川修平,上村忍
    • Organizer
      第68 回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 静電相互作用を利用した酸化グラェンー窒化炭素の積層構造の構造評価2019

    • Author(s)
      國方裕貴,上村忍
    • Organizer
      第34回中国四国地区高分子若手研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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