2021 Fiscal Year Research-status Report
地球環境問題の解決に寄与するサブナノサイズの空間を保持する高分子分離膜の開発
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20K05600
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
阪口 壽一 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (60432150)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 気体分離膜 / アセチレンポリマー / サブナノ空間 / 気体透過性 / 二酸化炭素分離 / 置換アセチレン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
気体分子の様なサブナノサイズの物質を分離可能とする「先端機能性膜」の創出を目的として，以下の4つの段階を検討している。①サブナノ空間を作る方法の確立（置換基の脱離）②サブナノ空間を支える方法の確立（金属配位、架橋）③親和性を持たせる方法の確立（極性基導入）④それらを統合した先端機能性膜の創出。初年度には，共重合および脱シリル化によってサブナノ空間を有する膜の開発を達成した。
本年度は，共重合の技術と脱シリル化法を組み合わせることによるサブナノ空間材料の開発を発展させることに加え，サブナノ空間を支える方法や親和性を持たせる方法を検討した。
具体的には，フルオレンの9位にトリメチルシリル基を有する二置換アセチレンを共重合し高気体透過性分離膜を開発した。また脱シリル化によるサブナノ空間の生成も達成した。フェニルプロピンをコモノマーとする二置換アセチレンコポリマー膜の開発も実施し，脱シリル化によるサブナノ空間変化について明らかにした。
サブナノ空間を支える方法として，側鎖にメチル基やビニル基を有するジフェニルアセチレンポリマーを合成し，側鎖間の反応による架橋を検討した。メチル基側鎖のジフェニルアセチレンポリマーは，自立膜を作製したのち膜状態でラジカル開始剤を作用させることによりポリマー側鎖にベンジルラジカルが発生し，それらがカップリングすることでポリマー鎖の架橋を達成した。また，ビニル基側鎖のポリマーはブロモエチル基側鎖の脱離反応により合成し，その後，重合開始剤を添加することでポリマー鎖間の架橋を達成した。架橋したポリマー膜の気体透過性は経時変化が小さくなることがわかった。
親和性を持たせる方法として，イミダゾリウム側鎖を有するジフェニルアセチレンコポリマーを合成した。イミダゾリウムの極性が二酸化炭素との親和性を上げ，高い透過性と選択を示す分離膜になることを明らかにした。
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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
当初の計画では，サブナノ空間を作る方法，サブナノ空間を支える方法，親和性を持たせる方法を確立することを目的としており，二置換アセチレンの共重合，膜の脱シリル化，ポリマー鎖の架橋，イミダゾリウム（極性基）の導入でそれらの目的が達成できた。ただし，サブナノ空間を支える方法の一つとして金属配位も検討中であり，微粒子の添加による気体透過性の経時変化抑制の効果を見出しているが，まだ成果をまとめて報告するに至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
今までは概ね順調に進んでいる。まずは，微粒子添加による気体透過性の経時変化抑制について，データを整理する。その後，これまでの知見に基づいて二置換アセチレンポリマーを設計し，「先端機能性膜」を作製しその評価を実施する。
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| Causes of Carryover |
微粒子添加によるサブナノ空間を支える方法に関する研究が予定よりも遅れた結果、必要な薬品類および器具類の購入に至らなかったため、次年度使用額が生じた。
研究内容の変更により生じたわけではなく、生じた次年度使用額は、当初の計画通り薬品類や器具類の購入に充てる予定である。
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