ヒドロシリル化による超耐熱性を有するSiOCネットワーク設計と気体分離膜への応用

• 研究課題/領域番号: 15K06544
• 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: 化工物性・移動操作・単位操作
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 金指 正言 広島大学, 工学研究科, 准教授 (10467764)
• 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: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ゾル－ゲル法 / ヒドロシリル化 / SiOC構造 / 耐熱性 / 気体分離膜 / 分子ふるい / ゾル-ゲル法

研究成果の概要

本研究では，Si前駆体にtriethoxysilane (TRIES)，vinyltrimethoxysilane (VTMS)を用いて，ゾル－ゲル法によりSi-O-Si結合を有するシリカネットワークを形成させ，熱架橋によりヒドロシリル化することでSiOC構造を形成し，気体分離膜への応用について検討した。ゾル調製時の前駆体比がSiOC膜のネットワークサイズおよび耐酸化性に及ぼす影響について評価した結果，前駆体比によりネットワークサイズの制御が可能で，従来のオルガノシリカ膜と比較して高い耐熱性，耐酸化性を有することが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Gas permeation properties for organosilica membranes with different Si/C ratios and evaluation of microporous structures (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanezashi Masakoto、Yoneda Yuri、Nagasawa Hiroki、Tsuru Toshinori、Yamamoto Kazuki、Ohshita Joji
  • 雑誌名: AIChE Journal 巻: 63 号: 10 ページ: 4491-4498
  • DOI: 10.1002/aic.15778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and CO 2 permeation properties of amine-silica membranes using a variety of amine types (2017)
  • 著者名/発表者名: Yu Liang、Kanezashi Masakoto、Nagasawa Hiroki、Tsuru Toshinori
  • 雑誌名: Journal of Membrane Science 巻: 541 ページ: 447-456
  • DOI: 10.1016/j.memsci.2017.07.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of a 12-membered cyclic siloxane possessing alkoxysilyl groups as a nanobuilding block and its use for preparation of gas permeable membranes (2017)
  • 著者名/発表者名: Masashi Yoshikawa, Hiroya Shiba, Masakoto Kanezashi, Hiroaki Wada, Atsushi Shimojima, Toshinori Tsuru, Kazuyuki Kuroda
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 7 号: 77 ページ: 48683-48691
  • DOI: 10.1039/c7ra09380b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development and permeation properties of SiO 2 -ZrO 2 nanofiltration membranes with a MWCO of <200 (2017)
  • 著者名/発表者名: Puthai Waravut、Kanezashi Masakoto、Nagasawa Hiroki、Tsuru Toshinori
  • 雑誌名: Journal of Membrane Science 巻: 535 ページ: 331-341
  • DOI: 10.1016/j.memsci.2017.04.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] ネットワークサイズと吸着性を制御した金属ドープオルガノシリカ膜のプロピレン／プロパン透過特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: Masakoto Kanezashi, Shuji Miyauchi, Shinjiro Hayakawa, Hiroki Nagasawa, Tomohisa Yoshioka, Toshinori Tsuru
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ 巻: 59 号: 4 ページ: 140-148
  • DOI: 10.1627/jpi.59.140
  • NAID: 130005262956
  • ISSN: 1346-8804, 1349-273X
  • 年月日: 2016-07-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tailoring the separation behavior of polymer-supported organosilica layered-hybrid membrane by a post treatment: a detailed comparison of HCl and HN3 vapor treatment (2016)
  • 著者名/発表者名: Genghao Gong, Hiroki Nagasawa, Masakoto Kanezashi and Toshinori Tsuru
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 8 号: 17 ページ: 11060-11069
  • DOI: 10.1021/acsami.6b01986
  • 査読あり
• [雑誌論文] Network engineering of a BTESE membrane for improved gas performance via a novel pH-swing method (2016)
  • 著者名/発表者名: Xin Yu, Lie Meng, Takuya Niimi, Hiroki Nagasawa, Masakoto Kanezashi, Tomohisa Yoshioka, and Toshinori Tsuru
  • 雑誌名: Journal of Membrane Science 巻: 511 ページ: 219-227
  • DOI: 10.1016/j.memsci.2016.03.060
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tailoring the subnano silica structure via fluorine doping for development of highly permeable CO2 separation membranes (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kanezashi, T. Matsutani, T. Wakihara, H. Tawarayama, H. Nagasawa, T. Yoshioka, T. Okubo, T. Tsuru
  • 雑誌名: ChemNanoMat 巻: 2 号: 4 ページ: 264-267
  • DOI: 10.1002/cnma.201600045
  • 査読あり
• [雑誌論文] シリカ系気体分離膜のネットワーク構造制御と透過特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金指 正言
  • 雑誌名: 膜（MEMBRANE) 巻: 41 ページ: 183-188
  • NAID: 130005249358
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluating the gas permeation properties and hydrothermal stability of organosilica membranes under different hydrosilylation conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kanezashi, H. Sazaki, H. Nagasawa, T. Yoshioka, T. Tsuru
  • 雑誌名: Journal of Membrane Science 巻: 493 ページ: 664-672
  • DOI: 10.1016/j.memsci.2015.06.059
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tuning the pore sizes of novel silica membranes for improved gas permeation properties via an in situ reaction between NH3 and Si-H groups (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kanezashi, R. Matsugasako, H. Tawarayama, H. Nagasawa, T. Yoshioka, T. Tsuru
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 51 号: 13 ページ: 2551-2554
  • DOI: 10.1039/c4cc09159k
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preparation of organosilica membranes on hydrophobic intermediate layers and evaluation of gas permeation in the presence of water vapor (2015)
  • 著者名/発表者名: X. Ren, M. Kanezashi, H. Nagasawa, T. Tsuru
  • 雑誌名: Journal of Membrane Science 巻: 496 ページ: 156-164
  • DOI: 10.1016/j.memsci.2015.08.050
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ゾル－ゲル法によりアモルファス構造を制御したシリカ系膜の開発と透過特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金指正言
  • 学会等名: 無機膜研究センター産業化戦略協議会 第5回セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 耐熱性オルガノシリカネットワーク構造を有する分子ふるい膜の作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金指正言，印出洋樹，長澤寛規，都留稔了
  • 学会等名: 日本ゾル－ゲル学会第15回討論会
• [学会発表] Tailoring the subnano amorphous silica structure for development of highly permeable gas separation membranes (2017)
  • 著者名/発表者名: Masakoto Kanezashi
  • 学会等名: The Society of Chemical Engineers, Japan (SCEJ) 49th Annual Meeting (Joint Session of SCEJ and KIChE)
  • 招待講演
• [学会発表] 耐酸化性SiOC構造を有する気体分離膜の作製と特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 印出洋樹，金指正言，長澤寛規，都留稔了
  • 学会等名: 化学工学会 第49回秋季大会
• [学会発表] TRIES(triethoxysilane)膜の 気体透過特性と耐水蒸気性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中僚，金指正言，長澤寛規，都留稔了
  • 学会等名: 化学工学中国四国支部大会2017
• [学会発表] ヒドロシリル化による耐熱性オルガノシリカ膜の作製と透過特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 印出 洋樹，金指 正言，長澤 寛規，都留 稔了
  • 学会等名: 膜シンポジウム2016
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] Network tuning of sol-gel derived triethoxysilane (TRIES) membranes for gas separation (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kanezashi, R. Matsugasako, H. Tawarayama, H. Nagasawa, T. Yoshioka, T. Tsuru
  • 学会等名: 5th Asian Conference on Innovative Energy & Environmental Chemical Engineering (ASCON-IEEChE 2016)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] Network tuning of sol-gel derived triethoxysilane (TRIES) membranes for gas separation (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kanezashi, R. Matsugasako, H. Tawarayama, H. Nagasawa, T. Yoshioka, T. Tsuru
  • 学会等名: The 5th Asian Conference on Innovative Energy & Environmental Chemical Engineering
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] Tailoring the silica network structure for highly permeable gas separation membranes and evaluation of gas permeation properties (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kanezashi
  • 学会等名: 7th International Symposium on Inorganic Membranes (ISIM7)
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 年月日: 2016-07-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gas permeation properties and hydrothermal stability of SiOC membranes via hydrosilylation (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kanezashi, H. Sazaki, H. Nagasawa, T. Yoshioka and T. Tsuru
  • 学会等名: 10th Conference of Aseanian Membrane Society (AMS10)
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2016-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] Gas permeation properties and hydrothermal stability of SiOC membranes via hydrosilylation (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kanezashi, H. Sazaki, H. Nagasawa, T. Yoshioka, T. Tsuru
  • 学会等名: AMS10 (The 10th Conference of Aseanian Membrane Society)
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2016-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] TRIES (triethoxysilane) を用いた細孔径制御と気体分離膜の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金指正言，松ヶ迫留衣，俵山博匡，長澤寛規，吉岡朋久，都留稔了
  • 学会等名: 日本ゾル-ゲル学会第13回討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2015-11-19
• [学会発表] Triethoxysilane(TRIES)を用いた気体分離膜の作製と細孔径制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松ヶ迫留衣，金指正言，俵山博匡，長澤寛規，吉岡朋久，都留稔了
  • 学会等名: 化学工学会第47回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2015-09-09
• [図書] ゾル-ゲルテクノロジーの最新動向 (2017)
  • 著者名/発表者名: 幸塚広光
  • 総ページ数: 416
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781312583