2022 Fiscal Year Annual Research Report
Organic - inorganic hybrid membranes for high-performance and high-efficient gas separation
| Project/Area Number |
20K05620
|
|---|
| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
鈴木 智幸 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 助教 (90422807)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ポリベンゾオキサゾール / シリカ / 有機－無機ハイブリッド / ゾル－ゲル / 気体分離膜 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
【研究実績の概要（令和4年度）】・・・アルコキシシラン種をメチルトリメトキシシラン（MTMS）に変更し、熱再配列（TR）プロセス温度を450℃まで上昇させた熱再配列ポリベンゾオキサゾール（TR-PBO）－シリカハイブリッド膜を作製し、気体透過・分離性を評価した。その結果、既報のテトラエトキシシラン（TEOS）を用いたハイブリッド系よりも高い気体透過性を示したが、二酸化炭素／メタンおよび水素／メタン分離性は、気体透過性の上昇とともに低下した。このことから、MTMSを用いて作製したハイブリッド系は、ポリマー－シリカ界面領域に形成される自由体積空孔が比較的大きく、主として気体透過性の向上に寄与することが分かった。研究成果について、学術論文発表（1件（査読有り））、学会発表（8件）を行った。
【研究実績の概要（令和2年度－令和4年度）】・・・本研究は、優れた気体透過・分離性を発現する、新規な熱再配列ポリベンゾオキサゾール（TR-PBO）系ハイブリッド気体分離膜の創製、ならびに膜構造と気体透過・分離メカニズムとの相関解明を行った。熱再配列（TR）プロセスを適用して作製したTR-PBOベースポリマー膜は、TRプロセス温度の上昇とともに平均分子鎖間距離が増大し、自由体積分率が増加した。アルコキシシラン種にテトラエトキシシラン（TEOS）を用いたゾル－ゲル法により作製したTR-PBO－シリカハイブリッド膜は、優れた気体透過性と気体分離性を兼ね備え、特にTRプロセス温度を450℃に設定して作製したTR-PBO－シリカハイブリッド膜は、既存の高分子系気体分離膜の上限境界線を越える、優れた二酸化炭素／メタン分離特性を示すことが明らかとなった。研究期間全体を通じた研究成果について、学術論文発表（2件（査読有り））、学会発表（18件）を行った。
|
