| 研究課題/領域番号 |
18H01768
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
金指 正言 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (10467764)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
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| キーワード | アモルファスシリカ / 分離膜 / 細孔径制御 / 分子ふるい / 透過特性 / 構造安定化 / 気体透過特性 / サブナノ空間 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では，アニオンであるフッ素を用いシリカネットワークをチューニングすることで，目的分離対象に応じてネットワークサイズをtailor-madeした新規シリカ系分子ふるい膜を創製した。フッ素系シリカ膜は，ネットワーク構造におけるSi-OH基密度が従来のシリカ膜よりも小さいため，焼成によるSi-OH基の縮合反応が生じにくいことが明らかになった。これにより，高温（750℃）で焼成後もルースな構造形成が可能で，水熱雰囲気（＜500℃，水蒸気分圧：90 kPa）において極めて高い水熱安定性を示した。また，膜の細孔径はネットワーク構造におけるF濃度が高くなる程大きくなる傾向があった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
地球レベルでの環境負荷が問題となる現在では，持続可能な社会を構築するために新規機能性材料や効率の良い生産方式の開発が極めて重要になる。膜分離工学は，国連が定めた，Sustainable Development Goals（SDGs，持続可能な開発目標）への貢献が大きい学問である。本研究では，省エネ社会を実現するために目的分離対象に応じて，サブナノレベルでの分離膜の細孔径制御の可能性について検討を行なった。アニオンであるフッ化物イオンをアモルファスシリカにドープすることで，細孔径の制御が可能であった。また，構造安定性に寄与するSi-OH基の制御により，アモルファス構造の安定化が可能であった。
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