2017 Fiscal Year Annual Research Report
Flexible ceramic membranes via polymer-supported organosilica layered-hybrid structure
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15K14207
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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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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | セラミック膜 / シリカ膜 / プラズマCVD / 分離 / ゾル-ゲル / layered hybrid |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無機膜は高分子膜をしのぐ選択性と透過性を示す一方，高コスト，低膜充填密度などの欠点を有する。典型的なシリカおよびシルセスキオキサン膜(SQ)はセラミック基材の上に薄膜製膜されているが，我々は高分子多孔膜を基材とし，分離層としてシリカ層を有するlayered hybrid構造を提案している。layered hybrid膜とすることで，高選択性・高透過性だけでなく，低コスト，高い膜充填密度，軽量を併せ持つ，新規なフレキシブルセラミック膜が可能となる。そこで本研究では，(a)高分子基材へのゾルコーティングによるシリカ膜のlayered hybrid製膜技術の確立，および(b)常圧プラズマを利用した高速製膜技術の開発，を研究目的としている。
(a)に関しては，市販高分子ナノろ過膜（分画分子量1k，2k，3k）を支持体としてbistriethoxysilylethane(BTESE)をし，150℃加熱処理することで製膜した。本年度は，大面積コーティングを可能とするフローコーティングを新たに開発し，さらに，高分子基材上にBTESEゾルをコーティング直後に，エタノールあるいは水で膜表面を洗浄し150℃熱処理するリンス法を開発し，超薄膜製膜が可能であることを明らかとした。この膜は柔軟性を有し，曲率半径が数mmに屈曲させても分離性を維持することが明らかとなった。(b)に関して，セラミック中間層に，常圧プラズマCVD法によりヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)を前駆体として，CO2/CH4透過率比>100，CO2透過率＞10^-7mol/(m2 s Pa)を示す高選択透過性を示すシリカ膜の作製に成功した。
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