2019 Fiscal Year Research-status Report
金属有機構造体UiO-66への官能基導入による新規分離膜の開発
| Project/Area Number |
18K04810
|
|---|
| Research Institution | Gifu University |
|---|
Principal Investigator |
宮本 学 岐阜大学, 工学部, 准教授 (60538180)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | Metal Organic Framework / 膜分離 / UiO-66 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
1．UiO-66-NH2膜のCO2分離性能評価
昨年度に引き続き、UiO-66-NH2膜の膜合成条件の最適化およびCO2分離性能について検討した。製膜は二次成長法を用い、種結晶溶液濃度、合成溶液の酢酸濃度、膜合成時間、合成回数および溶媒交換の影響を評価した。上記合成条件を最適化することで、CO2/N2理想分離係数（単成分ガス透過係数比）は、1.3から6.0まで向上した。次に、CO2/N2=50/50の二成分系における分離性能を評価したところ、CO2/N2分離係数は25程度を示した。同条件におけるUiO-66膜の分離係数は9であったことから、アミノ基の導入がCO2分離性能向上に繋がったと言える。また、水蒸気共存下におけるCO2分離性能を評価した。室温、飽和水蒸気圧下においてUiO-66-NH2膜の分離係数、CO2透過度は乾燥条件とほぼ同程度であり、48時間にわたり安定した性能を示した。
2．UiO-66-(COOH)2膜の合成
カルボキシル基を導入したUiO-66-(COOH)2膜の合成条件を検討した。製膜には汎用性のある二次成長法を採用し、種結晶径、種結晶塗布方法、合成温度、乾燥条件等が膜の緻密性に与える影響を評価した。その結果、合成温度の影響が顕著であり、150℃で合成することでKnudsen拡散の理論値を超えるCO2/N2理想分離係数を示した。
3．UiO-66の合成後修飾による吸着特性の制御
UiO-66をシランカップリング剤を用いて合成後修飾し、吸着性能におよぼす影響を評価した。合成後修飾により、結晶の表面電位が変化し、吸着特性を制御できる見通しを得た。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
アミノ基を導入したUiO-66-NH2膜は水蒸気共存下においても安定したCO2分離性能を示すことを実証した。また、カルボキシル基を導入したUiO-66-(COOH)2膜については、大きな欠陥の無い膜の製膜に成功した。以上のことから、計画は順調に進んでいると考える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
優れたCO2分離性能を示すUiO-66-NH2膜の性能向上および再現の良い合成法を確立し、実用化に向けた検討を進める。また、UiO-66の合成後修飾は、吸着特性を大きく変化させる見通しを得たことから、本手法の分離膜への応用を試みるとともに、吸着剤として新しい分離系への展開を目指す。
|
