| 研究課題/領域番号 |
20K21112
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分27:化学工学およびその関連分野
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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), 教授 (10467764)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | オルガノシリカ / 薄膜 / 超撥水性 / 吸着ブロッキング / 浸透気化特性 / 細孔構造制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，分子サイズが大きい分子が選択的に多孔膜を透過する分子選択性を付加した機能性高選択透過膜を創製し，バイオエタノール製造プロセスにおけるアルコール濃縮への応用を目指す。水よりも分子サイズが大きいアルコールを多孔膜では優先透過させることはできないため，吸着親和性とネットワークサイズを考慮したアモルファス材料の膜構造設計を提案する。サブナノ細孔における透過モデルで，液体透過性とネットワークサイズを評価し，ネットワーク構造の化学的・物理的性質とアルコール/水透過性を定量化する。
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| 研究成果の概要 |
本研究ではシリカ構造の疎水化が可能な側鎖型オルガノシリカを用いて，オルガノシリカ膜の細孔径，親疎水性がアルコール選択透過性に及ぼす影響について検討した。側鎖型オルガノシリカ構造は，分子サイズが0.4-0.5 nm程度のアルコール分子には小さすぎ，H2O選択透過性を示した。
ネットワーク構造をルースに制御するためにFドープについて検討した。側鎖型オルガノシリカにFをドープすることで，疎水性は大きく向上したが，従来の橋架け型オルガノシリカへのFドープで確認された細孔径がFドープ量とともに大きくなる傾向は確認されなかった。
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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，薄膜化が可能で有機基の導入やアニオンドープにより親疎水性，細孔径制御が可能なアモルファスシリカを膜材料として用い，分子サイズが大きいアルコール分子が選択的に多孔膜を透過する分子選択性を付加した機能性高選択透過膜の創製について検討した。
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