2003 Fiscal Year Annual Research Report
ゾル-ゲル法により作製したナノ構造体のCO_2吸収材と分離膜、光電子倍増管への応用
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14350376
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| Research Institution | MURORAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY |
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Principal Investigator |
平井 伸治 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (10208796)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
嶋影 和宜 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70005346)
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| Keywords | Al陽極酸化分離膜 / 細孔径制御 / ゾル-ゲル法 / 透過率 / CO_2 / N_2透過係数比 / 選択分離特性 / Li_2ZrO_3 / CO_2吸収材 |
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| Research Abstract |
電解後の真空加熱の他、ゾル-ゲル法や液相析出法による細孔壁被覆により細孔径をナノスケールで制御したAl陽極酸化分離膜を作製し、そのC0_2/N_2混合ガスからのCO_2の分離特性について検討した。Al基板を298Kの5w/w%スルホサリチル酸-0.2w/w%硫酸混合浴中60Vで32.4ksの定電圧電解後、電流回復法と逆電剥離により厚さが190μmのAl陽極酸化分離膜を作製した。この分離膜の細孔径は、各種イオンの電気透析実験によりその細孔径がCr_2O_7^<2->と同程度の約0.4nmであることを確認した。細孔径制御は、1673K以上で加熱する真空加熱の他、Zrアルコキシドを用いたゾル-ゲル被覆、さらにZrフルオロ錯体を用いた自己析出法により行った。CO_2の分離特性評価は、分離膜をセットしたステンレス鋼製管状容器にCO_2/N_2混合ガスを所定圧力で導入し、分離膜を透過した気体の流量と成分をガスクロマトグラフによって測定し、(1)式から透過率を算出した後、CO_2/N_2透過係数比を求めた。
透過率(mol・m^<-2>・s^<-1>・Pa^<-1>)=1秒当りの気体透過量(mol)/膜面積(m^2)×供給側と透過側の気体分圧差(Pa) (1)式
CO_2とN_2の透過率は分子流の流速式に従い、分離膜を境にした供給側と透過側の差圧の増加と共に増大する傾向を示した。また、CO_2/N_2透過係数比はゾル-ゲル被覆におけるディップコーティングを3回繰り返した場合に1.6まで増加し、さらにコーティング回数を増加するとCO_2/N_2透過係数比は減少する傾向を示した。
この他、ゾル-ゲルにより合成したLi_2ZrO_3粉末を吸収材に用いたCO_2ガスの回収の可能性が明らかになった。
耐熱性を有するAl陽極酸化分離膜については細孔径の制御のみならず、分離膜を直列や層状に並べることにより、選択分離特性の向上が期待される。一方、Li_2ZrO_3粉末については、経時劣化性がないことが明らかになれば優れたCO_2吸収材となることが期待される。
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[Publications] S.Hirai, E.Sumita, K.Shimakage, Y.Uemura, T.Nishimura, M.Mitomo: "Synthesis and Sintering of Cerium(II) Monosulfide"J.Am.Ceram.Soc.. 87・1. 23-28 (2004)
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[Publications] S.Hirai, K.Nishinaka, K.Shimakage, M.Uo, F.Watari: "Hydroxyapatite Coating on Titanium Substrate by the Sol-Gel Process"J.Am.Ceram.Soc.. 87・1. 29-34 (2004)
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[Publications] 嶋影和宜, 平井伸治, 戸田茂雄, 山本浩: "希硫酸浸出/電解プロセスによる水産系廃棄物からの重金属イオンの除去"室蘭工業大学紀要. 53・11. 23-28 (2003)
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[Publications] 渡辺恵司, 坂入正敏, 高橋英明, 平井伸治: "ゾル・ゲルコーティングノアノード酸化によるAl-Si複合酸化皮膜の作製"まてりあ. 42・11. 911 (2003)
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[Publications] M.Ohta, Y.Haibin, S.Hirai, K.Shimakage, Y.Uemura: "Phase Transformation from Tetragonal Phase to Cubic Phase due to Addition of Titanium in Lanthanum Sesquisulfide"J.Alloys and Compounds. (印刷中).
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[Publications] M.Ohta, S.Hirai, S.Morita, T.Nishimura, Y.Uemura: "Preparation of Ln_2S_3 (Ln:La,Pr,Nd,and Sm) Powders by Sulfurization of Oxide Powders Using CS_2 Gas", Fifth International Conference on f-Elements"J.Alloys and Compounds. (印刷中).
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[Publications] 平井伸治: "目的を達成するためのゾル-ゲル法による構造制御ノウハウ集,第一版"技術情報協会. (2003)
