2017 Fiscal Year Annual Research Report
Nanotuning of silica-based membranes with thin-film processing
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15H02313
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
都留 稔了 広島大学, 工学研究科, 教授 (20201642)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
郡司 天博 東京理科大学, 理工学部先端化学科, 教授 (20256663)
伊藤 賢志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (90371020)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シリカ膜 / オルガノシリカ / 細孔 / 分離 / 薄膜 / ゾル-ゲル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，Molecular-Net Sieving Technologyにより，超薄膜シリカ膜を創製し，化学プロセスの革新を目的とし，①各種アルコキシシランの調製，②蒸気吸着エリプソメトリー（ＥＰ）と陽電子寿命法（ＰＡＬＳ）により，Molecular-Net構造の評価とスクリーニング，③超薄膜分離層を形成し，気体および液相系分離系へ応用を行った。各研究項目を以下にまとめる。
①構造化アルコキシドの合成：オクタキスジメチルシロキシオクタシルセスキオキサンとアルカンジオールの反応において，ヒドロキシル基まわりの立体障害を制御することにより，中程度の分子量を有する重合体を得た。また，重合体のテトラヒドロフラン溶液をシャーレに移して加熱することにより，無色透明で透過率が高く硬質な自立膜を調製することができた。
②Molecular-Net Sieving材料の特性評価とスクリーニング：ＥＰとＰＡＬＳによる開発膜試料の評価を進め、シリカ系プラズマＣＶＤ薄膜の細孔構造を両手法で解析し，サブナノ細孔の開孔率と大きさが同時に変化することを明らかとした。細孔構造解析の高度化として低速陽電子寿命運動量相関測定法により化学状態解析を試みたところ，シロキサン系ＣＶＤ膜中のサブナノ細孔は炭素リッチであることを明らかにした。
③Molecular-Net Sieving膜の製膜プロセッシングと特性評価：ゾル調製条件として，水モル比（WR）および酸モル比（AR）を検討することで，膜細孔径はWRおよびARで制御できることを，気体分離および浸透気化分離に対して高い分離選択性を示すことを明らかとした。さらに，各種アミンを有するたシリカ膜を作製し，3級アミンが最も高選択透過性を示した。高分子多孔質基材への製膜に関しては，スピンコーティングに加え，大面積化可能な技術として，フローコーティング法を開発した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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