2017 Fiscal Year Annual Research Report
Preparation of graphene oxide-carbon nitrides hybrid membranes for desalination
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16K12633
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
上村 忍 香川大学, 工学部, 准教授 (60423498)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノシート / 酸化グラフェン / 脱塩薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸化グラフェンからなる海水淡水化のための機能性脱塩薄膜の構築を目指し，本年度は酸化グラフェンへの化学修飾及び静電的相互作用による薄膜作製を実施した．
前年度の結果より，窒化炭素のナノシート化は達成できたものの，分子内水素結合から凝集化しやすい状態であることを見出していた．そこで，本年度は窒化炭素のユニット分子であるメレムを用いた窒化炭素への化学修飾条件の精査，及び酸化グラフェンからボトムアップ的に窒化炭素を作製するハイブリッド化条件の精査を行った．その結果，有機溶媒などへ難溶性であるメレムのアミノ基への化学修飾は，わずかながら進行するものの，用いた溶媒，触媒や縮合剤等からの分取が困難であることを見出した．しかしながら，不溶性の窒化炭素そのものへの修飾した場合，化学修飾の有無が特定しにくい可能性があった．そこで，化学修飾の報告例のある酸化グラフェンに化学修飾，その後窒化炭素を成長させる方法に変更した．小スケールでの反応では，原子間力顕微鏡結果やゼータ電位等の結果から，化学修飾の可能性が示唆され，酸化グラフェンのサイズにより異なる部位に修飾されていることが推測された．しかしながら，窒化炭素への成長は酸化グラフェンの還元の促進（還元酸化グラフェンの凝集）から，薄膜化が困難であった．
次に，溶液調整により酸化グラフェンの水酸基をアニオン化，窒化炭素のアミノ基をカチオン化させ，静電的相互作用によりより安定な薄膜作製を実施，脱塩能を評価したところ，前年度の結果を凌駕する結果（最薄い膜厚での，最もイオンの透過を抑制）であった．これは両物質がイオン化によりナノシート化しやすい状況であり，かつ静電相互作用から両物質間の空隙が低減したことが有効であったと推測される．
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