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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Preparation of Organic-Inorganic Hybrid Monoliths and Their Functions

Research Project

Project/Area Number 25288090
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

宇山 浩  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70203594)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywordsモノリス / 有機無機ハイブリッド / 相分離 / 多孔質体 / アフィニティークロマトグラフィー / セルロース
Outline of Annual Research Achievements

本年度は有機無機ハイブリッドモノリスを環境用途(水浄化)を中心に応用した。セルロースは水酸基を有しているため、カルボキシル基などの官能基を導入することが可能であり、水処理用吸着剤への応用が期待される。そこで、本研究では熱誘起相分離を利用して作製した酢酸セルロース(CA)モノリスの化学変換により、リン酸イオンを除去できるモノリスを開発した。CAをDMSOと水の混合溶媒に加熱下に溶解させ、冷却することで相分離を誘起し、モノリスを得た。メタノールに溶媒置換後、水酸化ナトリウムを用いて加水分解することでセルロースモノリスに変換した。CA濃度がモノリスの形成に与える影響について調べたところ、56~200 mg/mL の場合にモノリスが得られた。得られたモノリスの内部構造をSEMで観察したところ、CA濃度が高くなるにつれて骨格径が低下し、低濃度では粒子形態を形成した。ここではリン酸イオンとジルコニウムイオンの高い親和性に着目してリン酸イオン除去用モノリスを設計した。そのためにセルロースモノリスにカルボン酸基を導入し、これを基点にジルコニウムイオンの導入を試みた。カルボン酸の導入はセルロースの水酸基とクエン酸の反応により行った。セルロースモノリスをクエン酸溶液に浸漬し、減圧乾燥後、加熱した。次にジルコニウムイオン水溶液にカルボン酸変性セルロースモノリスを浸漬することでセルロースモノリス表面にジルコニウムイオンを担持した。ジルコニウム担持モノリスのリン酸イオン吸着挙動をフロー系で評価した。通常の通液処理の約10 倍の空間速度で10 ppmのリン酸イオン水溶液を通液したところ、約90%のリン酸イオンが除去された。一方、カルボン酸変性モノリスはリン酸イオンを全く吸着できなかった。この結果からジルコニウム担持セルロースモノリスのリン酸イオン除去材としての潜在性を明らかにした。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] 西北大学(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      西北大学
  • [Journal Article] A hierarchically porous cellulose monolith: A template-freefabricated, morphology-tunable, and easily functionalizable platform2017

    • Author(s)
      Y. Xin, Q. Xiong, Q. Bai, M. Miyamoto, C. Li, Y. Shen, H. Uyama
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 157 Pages: 429-437

    • DOI

      dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.10.006

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Fabrication of Functional Porous Materials by Phase Separation2017

    • Author(s)
      H. Uyama
    • Organizer
      Pure and Applied Chemistry International Conference 2017 (PACCON 2017)
    • Place of Presentation
      Centra Government Complex Hotel & Convention Centre(バンコク、タイ)
    • Year and Date
      2017-02-03 – 2017-02-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Fabrication of Functional Porous Polymeric Nanomaterials by Phase Separation2016

    • Author(s)
      H. Uyama
    • Organizer
      Science & Technology-2016
    • Place of Presentation
      Holiday Inn Singapore Atrium(シンガポール)
    • Year and Date
      2016-10-28 – 2016-10-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Fabrication of Mesoporous Polymer Monoliths by Phase Separation2016

    • Author(s)
      H. Uyama
    • Organizer
      EMN Meeting on Mesoporous Materials
    • Place of Presentation
      Grandior Prague Hotel(プラハ、チェコ)
    • Year and Date
      2016-06-15 – 2016-06-15
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

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