2014 Fiscal Year Annual Research Report
シリカネットワーク構造制御による超高透過性を有する二酸化炭素分離膜の創製
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24560924
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
金指 正言 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10467764)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ゾル－ゲル法 / ガス分離 / アモルファスシリカ / 細孔径制御 / 分子ふるい |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２６年度は，①“Bridged”アルコキシドを用いたポリマーゾル調製条件の最適化，②環状アルコキシドを用いたポリマーゾル調製条件の最適化，③製膜，④気体透過特性および耐熱，耐水蒸気性の評価，またそれらに付随する特性評価（TEM，XRD etc）は前年度に引き続き研究開発を継続した。環状アルコキシドを用いた分離膜の製膜に関しては，Si4員環構造を有する，Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane (POSS）をシリカ前駆体として用いた。550℃焼成POSS膜は，CO2透過率が温度の低下とともに増加する表面拡散の傾向を示した。一方，分離対象となるN2，CH4透過率は温度の増加とともに透過率が大きくなる活性化拡散の傾向を示し，低温でCO2/CH4透過率比100以上を示した。
また，オルガノシリカであるSi原子間にCH2基を有するBTESM(Si-CH2-Si）に異種金属であるAl，AgをドープしたAl-BTESM，Ag-BTESM膜の作製に成功した。Alをドープすることで，ネットワーク構造内に配位したAlによりネットワーク構造が緻密になることが明らかになった。一方，Ag-BTESM膜ではドープしたAgはイオンで存在することが明らかになり，吸着性分子との親和性を制御できる可能性が示された。
以上よりゾル－ゲル法により，環状アルコキシドおよびオルガノシリカを前駆体として用い，分子ふるい性を有する気体分離膜の開発が可能であった。また，異種金属をドープすることで，ネットワークのファインチューニング，吸着性分子との親和性を制御できることが明らかになった。
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