2023 Fiscal Year Annual Research Report
ZIFフラグメントを利用したゼオライトの新規細孔径・親和性制御技術の確立
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21K18836
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
荒木 貞夫 関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (00599152)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 秀樹 関西大学, 環境都市工学部, 教授 (30174808)
廣田 雄一朗 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60632437)
長谷川 泰久 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (90392646)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | ゼオライト / 分離膜 / イミダゾール / ZIF / フラグメント修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究のコンセプトはゼオライト細孔の壁面にイミダゾール誘導体を導入することにより、細孔の実効サイズのコントロールとイミダゾール誘導体の配位子を変更することにより目的に応じて、細孔径や親和性を細かに制御することである。
粉末を用いた知見収集として、10員環（MFI型）、と12員環（MOR型とFAU型）とイミダゾール誘導体についてはメチルイミダゾールとプロピルイミダゾールを用い、ゼオライトの細孔構造および、Si/Al比、イミダゾール誘導体の種類が及ぼすZIFフラグメント修飾への影響を把握した。具体的に、MOR、FAU、ZSM-5をZnでイオン交換し、ZIFフラグメント修飾を実施し、物性を評価した。
Na-FAU膜において、Coでイオン交換し、2-メチルイミダゾール(mIM)処理するとN2/SF6とH2/SF6の理想分離係数が、それぞれ９と15から236と1820まで増加した。一方、硝酸亜鉛濃度3 mmol/Lでイオン交換処理を行なうと、CH4やSF6などの透過係数が増加する傾向が観察された。原因としてはイオン交換処理時の脱アルミニウム等が考えられる。一方で、硝酸亜鉛濃度が0.1 mmol/L以下の場合、気体透過係数に大きな変化は観察されなかった。さらに、0.1 mmol/LのmIM水溶液で処理したところ、0.1 mmol/Lの硝酸亜鉛水溶液でイオン交換したFAU膜ではSF6の透過係数にはほぼ変化が見られず、水素と二酸化炭素の透過係数が減少したことから、ZIFフラグメント修飾の効果が出現したと考えられる。また、MORにおいてCoにイオン交換後、mIM処理した場合、H2からSF6の透過係数がほぼ一様に減少することを確認した。
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