2017 Fiscal Year Research-status Report
天然ゼオライトを基材としたジオポリマーによる高機能多孔体材料の創製
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16K06722
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
亀島 欣一 岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (50251616)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三宅 通博 岡山大学, 環境生命科学研究科, 特命教授 (30143960)
西本 俊介 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (90435826)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ジオポリマー / 天然ゼオライト / 固化反応 / 気孔率 / マクロ多孔体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では天然ゼオライトを利用したジオポリマーの作製と，その機能性の向上を目的としている．平成29年度は，当初の予定通りの造孔剤を使用した多孔性の制御と仕込み時のSi/Al比と得られるジオポリマーの特性について調査した．
天然ゼオライトは900℃で3時間の熱処理により非晶質化され，アルミン酸ナトリウム，イオン交換水，およびNaOHと，所定の混合比Na2O/(SiO2+Al2O3)＝0.20で，Si/Al＝1.5ー3.5の範囲とH2O/(SiO2+Al2O3)＝2 .1ー2.6の範囲で混合・撹枠された．得られたスラリーを50℃の恒温槽内で養生し硬化体が得られた．
まず，造孔剤としてPMMA粒子を添加した系について検討した．種々の撹拌・脱法条件で混合を行ったが，造孔剤が均質に分散される条件は見いだせなかった．さらに，減圧条件でのジオポリマー化により，気孔率が小さなジオポリマーの作製条件を探索した．その結果，減圧条件において気孔率に有意な変化をもたらすことはできなかった．
次に，Si/Al比と水混合比（H2O/(SiO2+Al2O3)）のジオポリマー化への影響を調査した．得られた硬化体はジオポリマーが主相であったが，ゼオライトA（ZA）とソーダライト（SD）の生成が見られた．SDの生成に組成依存性は見られなかったが，ZAは低Si/Al比の条件で生成した．生成したZAを定量分析したところ2～10mass%であった．SDについても同程度の生成と推察された．また，ZAが生成したジオポリマーは見かけ密度が僅かではあるが大きな値を示した．ZAが生成したジオポリマーは約10MPaの曲げ強度を示し，この値は他のSi/Al比のジオポリマーよりも有意に大きな値であった．これらの結果より，ゼオライトが生成した場合，ジオポリマー部の密度がより高い試料が得られて，結果として曲げ強度が高くなったと推察された．
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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
平成29年度の当初の目的である多孔性の制御は十分に達成できなかった．しかし，組成比を詳細に検討することでより高強度のジオポリマーが得られることを見いだした．これらの結果を，17MPaの強度が出ているH28年度の検討条件に適用することで，既報を超える高強度のジオポリマーが得られると考えられる．この高強度化の技術は，高気孔率でも実用強度を得るためには必要不可欠な技術である．以上のような観点より，(2)おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に引き続き，ジオポリマーの多孔化を検討する．ポリマーとの均質化が難しいことを利用して，セルロースナノファイバー（CNF）との複合化と複合条件の制御による多孔化により目的とするジオポリマー多孔体を作製する．CNFの添加効果で，気孔率50%で10MPaを超える曲げ強度をもつ多孔体を得ることを目標とする．得られた多孔体については，当初の予定通りに種々のガス分離性能を評価し，マクロ孔をもつ多孔体の有効活用に向けた指針を確立する．
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| Causes of Carryover |
平成29年度に達成できなかった多孔化に関する器具類の一部を，平成30年度に購入することを予定しており，僅かではあるが翌年度に繰り越すこととした．平成30年度に，器具類や試薬類などの消耗品費として使い切る予定である．
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