2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of property evaluation method of porous materials for performance design of separation membranes
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17H03448
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
原 伸生 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (70613545)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 秀樹 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 教授(特定雇用) (80376368)
長谷川 泰久 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (90392646)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分離膜 / 気体分離 / 多孔質材料 / 金属有機構造体 / MOF / ZIF-8 / ZIF-L / ZIF-7-III |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、多孔質材料の物性に基づいた多孔質膜の膜性能設計手法の確立へ向けて研究を進めてきた。具体的には、多孔質材料として金属有機構造体（metal-organic framework: MOF）を用いて、①MOF粒子の合成と粒子形態制御、②MOF膜の作製と構造および膜透過特性の評価、③分離層構造（粒径・分離層厚み・結晶粒径・欠陥）および分離層物性（吸着性・拡散性）と膜透過特性との関係の解明と膜性能予測に取り組んだ。本年度は、①について、ZIF-7-IIIとZIF-Lに着目して粒子合成を行った。ZIF-7-IIIについてはマイクロエマルションを使用した合成を行い、疎水鎖長が長い界面活性剤を使用するとアスペクト比の高い平板状の粒子が得られることを明らかにした。ZIF-Lについては各種の界面活性剤を添加した合成を行い、界面活性剤が粒子形態に与える影響を明らかにした。②について、MOFの中でも特にZIF-LおよびZIF-8を用いた分離膜作製を行い、SEMおよびＸ線回折による構造解析と、気体透過特性の解析を行った。③について、円筒状の多孔質基材を用いて形成したZIF-8膜に関して膜構造およびプロピレンとプロパンの透過特性の解析を行った。プロピレンとプロパンの各透過が、ZIF-8の物性および膜構造から予測される分子ふるい流、クヌッセン流、粘性流の並列和であると仮定して、膜透過の測定値に対してフィッティングを行い、全透過率の中で各透過機構が占める寄与の割合を定量的に評価した。得られた成果について、国際誌1件（他、査読中1件）、国際学会３件、国内学会等４件の発表を行った。
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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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