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ナノシートを用いた新規二酸化炭素分離膜の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H01835
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関熊本大学 (2020)
国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2018-2019)

研究代表者

畠山 一翔  熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 助教 (30773965)

研究分担者 木田 徹也  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (70363421)
伊田 進太郎  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (70404324)
伯田 幸也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, ラボチーム長 (30250707)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワードナノシート / 二酸化炭素分離 / 二酸化炭素 / 酸化グラフェン / 膜分離 / 気体選択膜 / 二酸化炭素分離膜 / ガス分離膜
研究成果の概要

ナノシートはその極限の2次元構造と特異性により、様々な応用分野へ展開されている。本研究では、申請者らが持つナノシートの物性制御・層間制御の技術を用いることで、新規分離プロセスによる二酸化炭素分離膜の開発を行った。結果として、分子サイズに逆行した二酸化炭素の選択性を得ることに成功した。選択性はナノシート薄膜の表面状態や層間隔に依存せず、常識的な透過メカニズムとは異なるメカニズムにより駆動していることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、ナノシートを用いた二酸化炭素分離膜の開発が進展した。ナノシートは極限に薄い「紙」であり、ナノシートから作製された分離膜は、従来の分離膜の性能を突破できる可能性を持つ。例えば本研究で得られた、分子のサイズに逆行した分離性のもその1つとみることができる。このように、本研究で得られた成果は、地球上の二酸化炭素削減に寄与し、自足可能な社会の発展に貢献できるものである。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 4件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 産業財産権 (5件)

  • [雑誌論文] Oxygen reduction reaction activity of an iron phthalocyanine/graphene oxide nanocomposite2021

    • 著者名/発表者名
      Irisa Kenichiro、Hatakeyama Kazuto、Yoshimoto Soichiro、Koinuma Michio、Ida Shintaro
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 11 号: 26 ページ: 15927-15932

    • DOI

      10.1039/d1ra01001h

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reversible hydrogenation and irreversible epoxidation induced by graphene oxide electrolysis2021

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Takaaki、Wong Kar Chun、Nurdiwijayanto Leanddas、Hatakeyama Kazuto、Awaya Keisuke、Ida Shintaro、Koinuma Michio、Ueda Shigenori、Osada Minoru、Yokoi Hiroyuki
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 177 ページ: 26-34

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2021.02.057

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical hydrogen production from humid air using cation-modified graphene oxide membranes2021

    • 著者名/発表者名
      Hamidah Nur Laila、Shintani Masataka、Ahmad Fauzi Aynul Sakinah、Kitamura Shota、Mission Elaine G.、Hatakeyama Kazuto、Sasaki Mitsuru、Quitain Armando T.、Kida Tetsuya
    • 雑誌名

      Pure and Applied Chemistry

      巻: 93 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1515/pac-2019-0807

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Slide-Ring Material/Highly Dispersed Graphene Oxide Composite with Mechanical Strength and Tunable Electrical Conduction as a Stretchable-Base Substrate2020

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama Kazuto、Ishikawa Yoshie、Kirihara Kazuhiro、Ito Tsuyohito、Mayumi Koichi、Ito Kohzo、Terashima Kazuo、Hakuta Yukiya、Shimizu Yoshiki
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 12 号: 42 ページ: 47911-47920

    • DOI

      10.1021/acsami.0c12687

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon-based potentiometric hydrogen sensor using a proton conducting graphene oxide membrane coupled with a WO3 sensing electrode2020

    • 著者名/発表者名
      Ahmad Fauzi Aynul Sakinah、Hamidah Nur Laila、Sato Shinya、Shintani Masataka、Putri Ghina Kifayah、Kitamura Shota、Hatakeyama Kazuto、Quitain Armando T.、Kida Tetsuya
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 323 ページ: 128678-128678

    • DOI

      10.1016/j.snb.2020.128678

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication of layer-by-layer graphene oxide thin film on copper substrate by electrophoretic deposition2020

    • 著者名/発表者名
      Ye Nan、Ohnishi Satoka、Okada Mitsuhiro、Hatakeyama Kazuto、Seki Kazuhiko、Kubo Toshitaka、Shimizu Tetsuo
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 12 ページ: 125001-125001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abc3a2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Graphene Oxide Membranes with Cerium-Enhanced Proton Conductivity for Water Vapor Electrolysis2020

    • 著者名/発表者名
      Hamidah Nur Laila、Shintani Masataka、Ahmad Fauzi Aynul Sakinah、Putri Ghina Kifayah、Kitamura Shota、Hatakeyama Kazuto、Sasaki Mitsuru、Quitain Armando T.、Kida Tetsuya
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 3 号: 5 ページ: 4292-4304

    • DOI

      10.1021/acsanm.0c00439

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Movable cross-linked elastomer with aligned carbon nanotube/nanofiber as high thermally conductive tough flexible composite2020

    • 著者名/発表者名
      Goto Taku、Ito Tsuyohito、Mayumi Koichi、Maeda Rina、Shimizu Yoshiki、Hatakeyama Kazuto、Ito Kohzo、Hakuta Yukiya、Terashima Kazuo
    • 雑誌名

      Composites Science and Technology

      巻: 190 ページ: 108009-108009

    • DOI

      10.1016/j.compscitech.2020.108009

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A simple ozone bubbling procedure for the preparation of graphene oxide2019

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama Kazuto、Hakuta Yukiya、Sugiyama Jun-ichi、Shimizu Yoshiki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: SI ページ: SIIA05-SIIA05

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab1e3f

    • NAID

      210000156441

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Two-Step Method for Stable and Impurity-Free Graphene Oxide Dispersion in Various Organic Solvents without a Stabilizer or Chemical Modification2019

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama Kazuto、Koinuma Michio、Shimizu Yoshiki、Hakuta Yukiya
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 92 号: 3 ページ: 511-520

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180309

    • NAID

      130007613747

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラズマ表面改質窒化ホウ素と環動高分子を用いた高熱伝導タフコンポジット開発:プラズマ表面改質がおよぼす効果2018

    • 著者名/発表者名
      Goto Taku、Iida Masaki、Tan Helen、Liu Chang、Mayumi Koichi、Maeda Rina、Kitahara Koichi、Hatakeyama Kazuto、Ito Tsuyohito、Shimizu Yoshiki、Yokoyama Hideaki、Kimura Kaoru、Ito Kohzo、Hakuta Yukiya、Terashima Kazuo
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 82 号: 10 ページ: 403-407

    • DOI

      10.2320/jinstmet.JAW201809

    • NAID

      130007487536

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 年月日
      2018-10-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water Vapor Electrolysis with Proton-Conducting Graphene Oxide Nanosheets2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Kida, Yuta Kuwaki, Azumi Miyamoto, Nur Laila Hamidah, Kazuto Hatakeyama, Armando T. Quitain, Mitsuru Sasaki, and Atsushi Urakawa
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chem. Eng.

      巻: 6 号: 9 ページ: 11753-11758

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.8b01998

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A Simple Ozone Treatment for Oxidizing Carbon Materials using Barrier Discharge2019

    • 著者名/発表者名
      畠山 一翔、伯田 幸也、 杉山 順一、清水 禎樹
    • 学会等名
      10th International Workshop of Microplasma
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] オゾンバブリングによる酸化グラフェン作製技術の検討2019

    • 著者名/発表者名
      畠山 一翔、伯田 幸也、杉山 順一、清水 禎樹
    • 学会等名
      第12回酸 化グラフェンシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 有機溶媒に対する高分散性酸化グラフェンの開発2019

    • 著者名/発表者名
      畠山 一翔、鯉沼陸央、清水 禎樹、伯田 幸也
    • 学会等名
      第 46回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 靭性、電気伝導性にすぐれた環動高分子/酸化グラフェン複合体の作製2019

    • 著者名/発表者名
      畠山 一翔、伯田 幸也、清水 禎樹、伊藤 剛仁、寺嶋和夫、伊藤耕三
    • 学会等名
      グラフェン・酸化グラフェン合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Decoration of ZnO film with gold nanoparticles in open air by atmospheric-pressure micro-plasma jet and the photocatalytic properties of the decorated film2019

    • 著者名/発表者名
      清水 禎樹、畠山 一翔、伯田 幸也
    • 学会等名
      10th International Workshop of Microplasma
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface-modifications of graphene nano-plates via plasma in liquid2019

    • 著者名/発表者名
      飯田 雅樹、後藤 拓、畠山 一翔、伊 藤 剛仁、清水 禎樹、伯田 幸也、寺嶋 和夫
    • 学会等名
      XXXIV ICPIG & ICRP-10
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct deposition of plasmonic nanoparticles via sputtering performed in open air for easy manufacturing of plasmonic nanocomposite film2019

    • 著者名/発表者名
      清水 禎樹、畠山 一翔、伯田 幸也
    • 学会等名
      2019 MRS Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of Stable and Impurity-Free Graphene Oxide Dispersion in Various Organic Solvents2019

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama Kazuto、Koinuma Michio、Shimizu Yoshiki、Hakuta Yukiya
    • 学会等名
      1 & 2D Materials International Conference and Exhibition
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸化グラフェンの特徴と実用化への取り組み2019

    • 著者名/発表者名
      畠山一翔
    • 学会等名
      第1回 2D材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New Preparation Method for Graphene-like Carbon Material2018

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama Kazuto、Shimizu Yoshiki
    • 学会等名
      ACSIN14 & ICSPM26
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高安定な酸化グラフェン有機溶媒分散液の開発2018

    • 著者名/発表者名
      畠山一翔、鯉沼陸央、清水禎樹、伯田幸也
    • 学会等名
      第11回酸化グラフェンシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] コネクタ及びコネクタ対2020

    • 発明者名
      関和、久保、岡田、古賀、清水、畠山、葉、川合
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-001060
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 導電性被覆が形成された金属材料2020

    • 発明者名
      関和彦、久保利隆、岡田光博、畠山一翔、古賀健司、清水哲夫、葉楠
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-010602
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 強柔軟・高誘電性エラストマーとその製造方法2019

    • 発明者名
      伯田幸也、寺嶋和夫、後藤拓、清水禎樹、畠山一 翔、他4名
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-165646
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 高放熱・高柔軟・高靭性ナノコンポジットとその製造方法2019

    • 発明者名
      伯田幸也、寺嶋和夫、清水禎樹、畠山一翔、他4名
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-121160
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 様々な溶媒に対して高安定性を有する酸化グラフェン分散液とその製造技術2018

    • 発明者名
      畠山一翔、清水禎樹、伯田幸也
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-177559
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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