炭素材料による陰イオンの選択的吸着現象の解明と吸着材の開発

• 研究課題/領域番号: 15K05645
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 大久保 貴広 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (30385554)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: ナノカーボン / 陰イオン吸着分離 / 水和イオン / ミクロ孔 / XAFS

研究成果の概要

本研究では、ナノ細孔性炭素材料により陰イオンを水中から選択的に分離できるメカニズムを解明すると共に、陰イオンの吸着に必要な炭素材料の条件について検討した。その結果、ナノ細孔性炭素材料の表面（負の表面電位を有する）にプロトンの吸着相が形成されることで、陰イオンが特異的に吸着できることがわかった。また、ナノ細孔性炭素材料の細孔サイズが水和陰イオンサイズと同程度で且つ細孔の幾何構造がシリンダー形状の場合、陰イオンを強く吸着できることも明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Surplus adsorption of bromide ion into π-conjugated carbon nanospaces assisted by proton coadsorption (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Nishi, T. Ohkubo, M. Yamasaki, H. Takagi, and Y. Kuroda
  • 雑誌名: Journal of Colloid and Interface Science 巻: 508 ページ: 415-418
  • DOI: 10.1016/j.jcis.2017.08.066
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric hydration structure around calcium ion restricted in micropores fabricated in activated carbons (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ohkubo, Tomoko Kusudo, Yasushige Kuroda
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 28 号: 46 ページ: 464003-464003
  • DOI: 10.1088/0953-8984/28/46/464003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Experimental information on the adsorbed phase of water formed in the inner pore of single-walled carbon nanotube itself (2016)
  • 著者名/発表者名: Masayasu Nishi, Takahiro Ohkubo, Koki Urita, Isamu Moriguchi, and Yasushige Kuroda
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 4 ページ: 1058-1064
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b04222
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 水和イオンおよび金属錯体に対するカーボンナノスペース制約効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大久保貴広
  • 学会等名: 第123回黒鉛化合物研究会
  • 招待講演
• [学会発表] ミクロ孔性炭素材料への臭化物イオンの吸着能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平野由莉、大久保貴広、黒田泰重
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] π空間へのアニオン吸着メカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 大久保貴広
  • 学会等名: 第27回吸着シンポジウム（吸着夏の学校）
  • 招待講演
• [学会発表] 界面への液体・溶液の吸着：吸着種の構造と特異性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大久保貴広
  • 学会等名: 第35回関西界面科学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] カーボンのミクロ孔構造が臭化物イオンの吸着に与える影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平野由莉、大久保貴広、黒田泰重
  • 学会等名: 第31回日本吸着学会研究発表会
• [学会発表] ミクロ孔性カーボンに対するプロトン吸着に伴う臭化物イオンの過剰吸着 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西正康、大久保貴広、山崎大、高木英行、黒田泰重
  • 学会等名: 第43回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 千葉大学（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2016-12-07
• [学会発表] 細孔性炭素材料へのプロトンの吸着に伴う臭化物イオンの吸着促進効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大久保貴広
  • 学会等名: 第9回臭素化学懇話会年会
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀県・佐賀市）
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] Surplus Adsorption of Anion Species into Carbon Micropores Assisted by Coadsorption of Proton (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ohkubo, Masayasu Nishi, Masaru Yamasaki, Yuri Hirano, Yasushige Kuroda
  • 学会等名: 第67回コロイドおよび海面化学討論会
  • 発表場所: 北海道教育大学（北海度・旭川市）
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] 単層CNT細孔内へのBrイオンの選択的吸着現象 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大久保貴広、西政康、板谷篤司、黒田泰重
  • 学会等名: 第35回表面科学学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 炭素ミクロ孔へのプロトン吸着に伴うアニオン種の過剰吸着 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西政康、大久保貴広、板谷篤司、黒田泰重
  • 学会等名: 第29回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2015-11-19
• [学会発表] Confined states of hydrated ion species in micropores of carbon (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ohkubo, M. Nishi, T. Kusudo, and Y. Kuroda
  • 学会等名: 13th China-Japan-Korea Joint Symposium on Carbon Materials to Save the Earth
  • 発表場所: 西安（中国）
  • 年月日: 2015-08-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 所属機関研究者紹介ページ
  • URL: http://soran.cc.okayama-u.ac.jp/view?l=ja&u=690b86a3f507950874506e4da22f6611&a2=1000004&o=affiliation&sm=affiliation&sl=ja&sp=4
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://chem.okayama-u.ac.jp/~inorganic/index.html
• [備考] 岡山大学研究者総覧
  • URL: http://soran.cc.okayama-u.ac.jp/view?l=ja&u=690b86a3f507950874506e4da22f6611&n=%E5%A4%A7%E4%B9%85%E4%BF%9D&sm=name&sl=ja&sp=1
• [備考] 岡山大学理学部化学科無機化学研究室
  • URL: http://chem.okayama-u.ac.jp/~inorganic/index.html