2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of highly permeable and O2-selective separation membranes with crystalline nano-space as biomimetic field
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18K18983
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
田中 俊輔 関西大学, 環境都市工学部, 教授 (20454598)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 金属有機構造体 / ZIF-8 / ヘム類似化合物 / フェロセン / 酸化還元活性 / 酸素吸着 / Mixed Matrix Membrane |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属イオンと有機配位子が交互に架橋して組み上がるMetal-Organic Frameworks（MOF）の細孔内にヘム類似化合物を導入・固定化し、その酸素吸着能を検討した。Znイオンと2-methylimidazoleから構成されるZIF-8とヘム類似化合物として酸化還元活性を示す有機金属化合物フェロセン（fc）を複合化したfc@ZIF-8を合成した。fc@ZIF-8はZIF-8のSOD構造を保持していることが確認された。また、fcの添加量の増加とともにZIF-8の細孔内に導入、固定化されないfcが粒子表面および粒子間隙に残存することがわかった。fc@ZIF-8の比表面積および細孔容積はfcの添加量の増加とともに低下した。fc@ZIF-8のサイクリックボルタモグラムから、fc単体の酸化還元電位に比べてfc@ZIF-8の酸化還元電位が増大し、ZIF-8の細孔内にfcが固定化されていることを明らかにした。
さらに、MOFを高分子膜中に分散固定したMixed Matrix membrane（MMM）の作製を行い、その酸素透過性を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では、高比表面積かつ高い規則性と均 一性が担保されているMOFのナノ空間場に人工ヘモグロビンを固定化し、生体模倣した高度分離材料の創製指針を得ることを目的とした。この目的に対して、人工ヘモグロビンのモデル分子として酸化還元活性をもつフェロセンをMOFの構造を保持したまま、その空間空隙に固定化することに成功した。研究成果の論文投稿、特許出願を検討しており、概ね順調に研究を進められたと判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画していた手法のみでは、分離膜の機能化に限界があることが判明し、当初想定の手法に新たな概念を追加して、分離膜としての機能性の一層の改善・向上を見出している。本手法の条件を最適化し、酸素吸着および酸素透過に優れた生態模倣機能を見出すことに注力する。
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| Causes of Carryover |
当初計画していた手法のみでは、分離膜の機能化に限界があることが判明し、当初想定の手法に新たな概念を追加した ところ、分離膜としての機能性の一層の改善・向上が見出された。本手法の方法の最適化を模索し、より精緻に制御する方法を確立するために、補助事業期間を延長する。このために次年度使用額が生じた。
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