2022 Fiscal Year Annual Research Report
High performance gas separation membranes for CO2 reduction
| Project Area | Reaction driving: Beyond the limit of carbon recycle |
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| Project/Area Number |
22H05046
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
齋藤 敬 京都大学, 総合生存学館, 教授 (00386640)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 祥一 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (20514863)
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| Project Period (FY) |
2022-05-20 – 2025-03-31
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| Keywords | 動的高分子 / 動的共有結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は常温・常圧・高選択性の革新的CO2還元化学を達成するため、触媒反応場にCO2を選択的に供給し、また生成物を選択的に排出可能となる膜を創成する事を目的とする。動的共有結合とは、外部からの刺激(光や熱)により結合、解結合を繰り返すダイナミックな化学結合である。これら動的共有結合で連結された高分子を、動的高分子という。本研究では、この動的高分子を用いて、架橋度、ガラス転移温度を簡易な刺激により、自由自在に制御する事で、CO2濃縮に最適な駆動力を再生、維持できる膜を合成する。本年度は、動的共有結合の制御には光、熱等種々な刺激が応用できるが、まずは光で簡便に制御できる構造を選択、その上でCO2親和構造を持つ星型単量体を複数合成した。ガス透過性は、高分子の基礎骨格とガラス転移温度に特に依存する事を既に見出しているため、光可逆性部位以外の基礎骨格としては、シロキサン骨格と親水性のポリエチレングリコール構造を採用した。シロキサン骨格を用いた星形単量体からは特に、CO2透過特性だけでなく、自己修復性、可逆接着性を有する高分子が合成できた。合成した動的高分子膜に関しては、その物性を示差走査熱量測定装置、熱重量分析、静的引張試験機等で評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、動的高分子とその膜の合成を進めた。次年度は、これら膜とゼオライトとのハイブリッド膜へと展開していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
膜の架橋度、ガラス転移温度を自由自在に光で制御する事で、膜のCO2透過度、及び親水性を精密に制御することを目指す。特にCO2水素化触媒から生成されるエタノール等の親水性生成物を、触媒反応場から即座に排出させる膜を合成する。また、合成した膜とゼオライトとのハイブリッド膜の生成も試みる。
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