2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel UiO-66 membranes by functionalization of organic groups
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18K04810
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
宮本 学 岐阜大学, 工学部, 准教授 (60538180)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Metal Organic Framework / 膜分離 / UiO-66 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CO2分離性能を示したアミノ基導入UiO-66（UiO-66-NH2）膜は既存の膜と比較して、高いガス透過性能を示す。しかしながら、その透過性能は用いている多孔質支持体の透過性能に近く、支持体が透過抵抗となる可能性が示唆された。
そこで本年度は、より高透過性の支持体を用い、UiO-66-NH2膜の合成方法確率を目指した。新規支持体上へ従来の合成法を用いて膜合成を試みたところ、十分な膜成長が得られずUiO-66-NH2の製膜は困難であった。二次成長に必要な種結晶の担持状態を確認したところ、支持体径、支持体平均細孔径の違いにより支持体表面の種結晶密度が大きく低下していることがわかった。そこで、種結晶径を変更し、塗布条件を再検討することで十分な種結晶密度を得た。種結晶径が変わったことから、従来の膜合成（ソルボサーマル合成）条件では緻密な膜を得ることは難しく、膜欠陥抑制を目的に膜合成条件を再検討した。合成溶液組成、合成時間、合成温度等について検討を進めた結果、合成温度の影響が顕著であり、合成温度を従来の120℃から150℃へと変更することで、H2/N2理想分離係数（単成分ガス透過係数比）は4.2とKnudsen拡散の理論値を上回っており、比較的欠陥の少ない膜が得られた。また、従来法では24時間の膜合成を3回繰り返していたところ、150℃で合成した膜は24時間の合成1回で十分な膜成長が確認できたことから、合成プロセスの大幅な簡略化が期待できる。
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