2007 Fiscal Year Annual Research Report
水熱反応を用いた超低環境負荷・高機能メソ多孔体-ナノゲートマテリアル-の合成
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18201014
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
石田 秀輝 Tohoku University, 大学院・環境科学研究科, 教授 (10396468)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井奥 洪二 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (60212726)
前田 浩孝 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教 (20431538)
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| Keywords | 環境材料 / ナノ材料 / 人間生活環境 / 二酸化炭素排出削減 |
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| Research Abstract |
本研究では、地球内部で起こっている続成作用のメカニズムを工学的に応用した200℃程度の水熱合成法を用いて、ナノ細孔(3-20nm)を有するセラミクス固化体の低環境負荷合成による高機能環境親和材料(調湿素材)の検討を行っている。本年度は、各種素材を用いて目的とする多孔体合成を行った。
焼却灰、天然の珪藻土、天然のゼオライトでは、消石灰を適量添加し、水熱合成を行うことで、主にトバモライト(5CaO・6SiO_2・5H_2O)を主相としたナノ細孔を有し、適度な強度を有する多孔体を合成できることが明らかとなった。出発原料に用いた素材の溶解析出反応によるトバモライトの生成が、強度発現とナノ細孔の生成に寄与している。
これまでにAlを多く含む素材においては、水熱合成により強度を有する固化体の報告はほとんどない。Alを多く含む天然のカオリナイトから合成したメタカオリナイトや天然のアロフェンを用いた場合において、消石灰と石英を添加し、水熱合成時の溶解析出反応を制御することで、析出物であるハイドロガーネットの形態や量を制御し、5-10MPaの強度を持つナノ多孔体を合成できることを明らかにした。また、成型圧の制御により、容易に水熱固化体の細孔の大きさや容量を制御することが可能となった。これら材料の化学的・物理的細孔構造の違いにより、湿度変動時の吸湿・放湿特性に違いが生じ、詳細については今後の課題となるが、合成したナノ多孔体は、市販の調湿材料と同程度以上の調湿性能を示した。
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