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超耐熱性オルガノシリカ構造設計とアルカン脱水素化の革新的膜型反応システムへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K18978
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分27:化学工学およびその関連分野
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) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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 / オルガノシリカ / 膜 / アルカン脱水素
研究成果の概要

本研究では,従来のオルガノシリカ膜の課題であった耐熱性を向上させるために,ヒドロシリル化反応,CH3基の架橋反応を応用した超耐熱性オルガノシリカ構造を設計し,アモルファス構造におけるカーボン割合を制御することで,オルガノシリカ構造を制御した。Si前駆体には,triethoxysilane(TRIES),vinyltrimethoxysilane(VTMS),tetramethyldisiloxane(TMDSO)を用い,架橋条件により,ネットワークサイズの制御が可能であった。700℃,N2雰囲気で製膜したSiOC膜は,500℃の酸化雰囲気で安定で,高い耐酸化性を有した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,Si前駆体には,triethoxysilane(TRIES),vinyltrimethoxysilane(VTMS),tetramethyldisiloxane(TMDSO)を用い,架橋条件により,従来のオルガノシリカ膜と同様にアルカン脱水素反応に適したルースなネットワーク構造の形成が可能であっただけでなく,オルガノシリカの課題であった耐酸化性を大幅に向上させることに成功している。将来的には本研究成果で開発したSiOC膜をアルカン脱水素膜型反応器に応用できると考えられ,学術的意義が高い。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Pore size tuning of bis(triethoxysilyl)propane (BTESP)-derived membrane for gas separation: Effects of the acid molar ratio in the sol and of the calcination temperature2020

    • 著者名/発表者名
      Inoue Ryota、Kanezashi Masakoto、Nagasawa Hiroki、Yamamoto Kazuki、Gunji Takahiro、Tsuru Toshinori
    • 雑誌名

      Separation and Purification Technology

      巻: 242 ページ: 116742-116742

    • DOI

      10.1016/j.seppur.2020.116742

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tailoring the molecular sieving properties and thermal stability of carbonized membranes containing polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS)-polyimide via the introduction of norbornene2019

    • 著者名/発表者名
      Kanezashi Masakoto、Tomarino Yuki、Nagasawa Hiroki、Tsuru Toshinori
    • 雑誌名

      Journal of Membrane Science

      巻: 582 ページ: 59-69

    • DOI

      10.1016/j.memsci.2019.04.003

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective water vapor permeation from steam/non-condensable gas mixtures via organosilica membranes at moderate-to-high temperatures2019

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Moriyama, Hiroki Nagasawa, Masakoto Kanezashi, Toshinori Tsuru
    • 雑誌名

      Journal of Membrane Science

      巻: 589 ページ: 117254-117254

    • DOI

      10.1016/j.memsci.2019.117254

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Calcination Condition on the Network Structure of Triethoxysilane (TRIES) and How Si?H Groups Influence Hydrophobicity Under Hydrothermal Conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Tsukasa、Kanezashi Masakoto、Nagasawa Hiroki、Tsuru Toshinori
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 58 号: 9 ページ: 3867-3875

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.8b06390

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tailoring a Thermally Stable Amorphous SiOC Structure for the Separation of Large Molecules: The Effect of Calcination Temperature on SiOC Structures and Gas Permeation Properties2018

    • 著者名/発表者名
      Inde Hiroki、Kanezashi Masakoto、Nagasawa Hiroki、Nakaya Toshimi、Tsuru Toshinori
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 3 号: 6 ページ: 6369-6377

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b00632

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improved thermal and oxidation stability of bis(triethoxysilyl)ethane (BTESE)-derived membranes, and their gas-permeation properties2018

    • 著者名/発表者名
      Yu Xin、Nagasawa Hiroki、Kanezashi Masakoto、Tsuru Toshinori
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 6 号: 46 ページ: 23378-23387

    • DOI

      10.1039/c8ta07572g

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bis(triethoxysilyl)ethane (BTESE)-derived silica membranes: pore formation mechanism and gas permeation properties2018

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Norihiro、Nagasawa Hiroki、Kanezashi Masakoto、Ito Kenji、Tsuru Toshinori
    • 雑誌名

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      巻: 86 号: 1 ページ: 63-72

    • DOI

      10.1007/s10971-018-4618-x

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pervaporation dehydration of aqueous solutions of various types of molecules via organosilica membranes: Effect of membrane pore sizes and molecular sizes2018

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Norihiro、Nagasawa Hiroki、Kanezashi Masakoto、Tsuru Toshinori
    • 雑誌名

      Separation and Purification Technology

      巻: 207 ページ: 108-115

    • DOI

      10.1016/j.seppur.2018.06.021

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] シリカ系分子ふるい膜のネットワーク制御とNormalized Knudsen-based Permeance (NKP) 法による細孔径評価2018

    • 著者名/発表者名
      金指正言,都留稔了
    • 雑誌名

      ゼオライト

      巻: 35 ページ: 13-22

    • NAID

      40021470468

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ゾル-ゲル法によるシリカ系分子ふるい膜の細孔構造制御と透過特性2019

    • 著者名/発表者名
      金指 正言
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会第17回討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機架橋反応による耐熱性SiOC分子ふるい膜の作製2019

    • 著者名/発表者名
      宮崎智之,金指正言,長澤寛規,都留稔了
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会第17回討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Pore size tuning of bis(triethoxysilyl)propane (BTESP)-derived membranes and gas permeation properties2019

    • 著者名/発表者名
      R. Inoue, M. Kanezashi, H. Nagasawa, T. Tsuru
    • 学会等名
      The 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tailoring molecular sieving property and thermal stability of organic inorganic hybrid membranes for gas separation2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kanezashi
    • 学会等名
      13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gas Permeation Property and Pore size controllability for microporous silica membranes2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kanezashi
    • 学会等名
      China-Japan Bilateral Symposium on Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アルカン脱水素反応のためのナノ粒子分散型超薄膜シリカ系水素分離膜の創製2018

    • 著者名/発表者名
      金指正言,田中僚,長澤寛規,都留稔了
    • 学会等名
      石油学会第61回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Network size control and gas permeation properties of triethoxysilane (TRIES)-derived membranes2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Tanaka, Masakoto Kanezashi, Hiroki Nagasawa, Toshinori Tsuru
    • 学会等名
      11th Conference of Aseanian Membrane Society (AMS11)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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