2021 Fiscal Year Annual Research Report
エントロピー駆動の物質分離法：結晶空隙を用いた低分子サイズ排除クロマトグラフィー
| Project/Area Number |
19K03772
|
|---|
| Research Institution | Keio University |
|---|
Principal Investigator |
千葉 文野 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (20424195)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秋山 良 九州大学, 理学研究院, 准教授 (60363347)
勝本 之晶 福岡大学, 理学部, 教授 (90351741)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 結晶性高分子 / ホスト-ゲスト構造 / 液体分離 / アルカン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
シンジオタクチックポリスチレン(SPS)を始めとする幾つかの結晶性高分子は、様々な低分子をゲストとして取り込み、ホストゲスト構造を生じることが知られている。SPSの特定の構造のフィルムを、ヘキサンとデカンなどの直鎖アルカン混合液体に浸漬すると、長鎖アルカンが優先的に吸蔵されることが知られている。我々は、ポリオレフィンの一種であるisotactic poly(4-methyl-1-pentene) (P4MP1)が、SPSと同様に各種ノーマルアルカンの混合溶液から長鎖アルカンを優先的に吸蔵する特性を発見し、その長鎖アルカン優先吸蔵の理由を溶媒の配置のエントロピーにより説明した(Chiba et al., Langmuir 2019)。
本研究では、このようなエントロピーに起因すると思われる選択的・優先的な分子吸蔵特性をクロマトグラフィーに応用することを試みた。作製したP4MP1フィルムをカラムに充填して様々な二種混合液体を流してみたところ、予想していた分離能は得られなかったが、予想と逆順に溶出する場合もあり興味深い結果を得た。また透過性についても実験を行ったが、こちらについても、予想と逆順の優先透過性を見出した。
このような結果を得た理由を解明するため、P4MP1フィルムの結晶域と非晶域のどちらに主として溶媒が吸蔵されるのかを調べたところ、アルカンについては、非晶域に優先的に吸蔵されていることが赤外分光法により分かった。またP4MP1は、結晶域と非晶域の密度が近く、ラメラ長周期構造に起因する小角散乱ピークが通常は生じないのだが、非晶域への優先的な吸蔵に伴い当該ピークが生じることを見出した。アルカン脱離に伴いこのピークは消失する。このように吸蔵に伴う構造の変化を明らかにしつつある。今後は膜内における拡散など動的な側面についても研究を進めたいと考えている。
|
