2019 Fiscal Year Annual Research Report
規則ナノ細孔を有する分子シートのボトムアップ創製：相界面合成法の開発と分離膜応用
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16H05968
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
牧浦 理恵 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30457436)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノシート / 気液界面 / 分離膜 / 配位高分子 / X線回折 / 多孔性材料 / 放射光 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高選択性・高透過性を併せ持つ分離膜の開発は、物質の分離・精製操作が必須とされる環境、エネルギー、化学工業において強く望まれている。本研究においては、究極の分離性能実現のための理想的な膜、すなわち規則ナノ細孔を有する極薄ナノシートを開発する。そのために、異種界面における特異反応場を利用して結晶性ナノシートの作製に成功してきた研究代表者の実績にもとづき、気相と液相の界面反応により、構造設計性に富む有機分子をボトムアップ式に二次元に連結させ、狙いのナノ細孔構造を有する分子ナノシートを創出する。このナノシートは、有機ポリマー分離膜にて効率と生産性のトレードオフから生じる性能の上限を大きく凌駕し得るものである。
最終年度である当該年度は、ナノシートの応用特性評価・原理検証に向け、以下の項目を進めた。
1)ガス透過測定用の試料作製：気液界面合成法により作製した多孔性ナノシートを、より細孔径の大きさ空隙を有する多孔質ガラス基板上に転写し、ガス透過測定用の試料を作製した。シランカップリング剤を用いて多孔質ガラス基板表面の化学的性質を変化させることで、ナノシートの密着性が向上した。複数回の転写作業においてもナノシートの剥離が見られず、layer-by-layerの転写に成功した。
2)ナノシートのガス透過性評価：共同研究先にて多孔性ナノシートのガス透過性評価を行った。多孔質ガラス基板上に転写したナノシートを気密試料ホルダにセットし、フローガスと共に評価ガスを試料室内に導入後、透過ガスをガスクロマトグラフィーにより検知することで、透過度を算出した。ナノシートの有効な細孔径を見積もるために、分子径の異なる複数のガス（CO2, N2, CH4, SF6など）の透過度を調べた。さらに、代表者の研究室にてガス透過測定システムを整備した。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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