Development of polymer separation membranes possessing sub-nano scale space that contribute to solving environmental issues

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05600
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: Sakaguchi Toshikazu 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (60432150)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 気体分離膜 / 二酸化炭素分離 / 地球温暖化 / ポリアセチレン / 高分子膜

Outline of Final Research Achievements

To develop polymer membranes that contribute to solving environmental issues, we studied on the synthesis of high CO2-permeable polymers possessing sub-nano sized spaces.
Membranes of substituted acetylene polymers having bulky substituents and halogen were synthesized, and then sub-nano sized spaces were formed by removing some small molecules in the membranes. The obtained membranes showed extremely high gas permeability. Further, it was found that membranes of substituted acetylene polymers having both bulky substituents and polar groups such as hydroxy and imidazolium showed high CO2 permeability and separation ability.

Free Research Field

高分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、重合反応および高分子反応を利用して新しい置換アセチレンポリマーを多数合成したことにより、機能性高分子の合成という点で多くの知見が得られた。さらに、分子構造を設計し、一部の分子を高分子膜の内部から除去する方法を検討することでサブナノサイズの空間を膜内に形成させることに成功した。これは今後のナノ空間材料の発展に寄与するものと考えられる。
また、高気体透過性および二酸化炭素の選択的透過性を達成したことから、二酸化炭素分離膜としての応用の可能性を示唆し、今後は二酸化炭素分離や天然ガス精製、水素分離など環境問題やエネルギー産業への貢献も期待される。