Selective utilization of plasma-generated reactive species using metal-organic frameworks

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18700
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Ito Tsuyohito 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (70452472)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 金属有機構造体 / プラズマ生成種 / その場抽出 / 篩

Outline of Final Research Achievements

In a propane-containing plasma atmosphere, the selective extraction of generated hydrogen molecules has been demonstrated. This was achieved using a Zeolitic imidazolate framework (ZIF-8) membrane. The extraction of hydrogen molecules from propane molecules reached up to 10 times the amount compared to the case without the membrane. It has been confirmed that the membrane’s sieving performance could be maintained for over an hour with the tested conditions. Overall, our experiments and calculations exploring the interaction between plasma and MOF (Metal-Organic Framework) yielded promising results regarding the potential of plasma-MOF interactions.

Free Research Field

プラズマ材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、MOFを用いたプラズマ生成粒子のその場抽出を実現している。MOFsが高い設計自由度を持つことから、他のプラズマ活性種に適用できる可能性も高い。MOFsによる分離を始めとするプラズマ生成種への働きかけは、利用したい活性種を取り出すだけでなく、環境から不要な物質を除去することで目的活性種の二次反応による消失を防ぐなど、プラズマプロセスの制御性を高める効果へつながることも期待できる。更に、吸着に関する実験を通じ、プラズマとMOFを用いた、高密度貯蔵や、高感度分子検出に関する今後の展開が期待できる成果も得られており、挑戦的研究(萌芽)にふさわしい成果を得ることができている。