| 研究課題/領域番号 |
21K18836
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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26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
荒木 貞夫 関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (00599152)
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| 研究分担者 |
山本 秀樹 関西大学, 環境都市工学部, 教授 (30174808)
廣田 雄一朗 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60632437)
長谷川 泰久 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (90392646)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | ゼオライト / 分離膜 / イミダゾール / ZIF / フラグメント修飾 / 細孔制御 / 膜分離 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ゼオライト膜による分離には細孔径と親和性の制御による細孔内の拡散性の制御が重要になる。これまで、細孔径の制御はゼオライトの構造やイオン交換で行われてきた。本申請では、ゼオライト膜と分離対象物との細孔内での拡散性制御に、ゼオライト型イミダゾレート構造体(Zeolitic imidazolate framework: ZIF)の一部（フラグメント）の利用を提案する。ゼオライト細孔の壁面にイミダゾール誘導体を導入することにより、細孔の実効サイズのコントロールとイミダゾール誘導体の配位子を変更することにより目的に応じた細孔径や親和性を緻密に制御することを試みる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ゼオライト細孔の実効サイズを制御する新たな手法として、ゼオライト細孔の壁面にゼオライト型イミダゾレート構造体(Zeolitic imidazolate framework: ZIF)の一部（フラグメント）の導入を試みた。FAU型、MOR型、MFI型ゼオライト膜をコバルトイオンまたは亜鉛イオンでそれぞれ交換し、2-メチルイミダゾールで処理することでZIFフラグメント修飾を行った。Coイオン交換FAU膜をZIFフラグメント修飾した膜はSF6の透過係数が大きく減少し、H2/SF6やN2/SF6の理想分離係数が大きく増加したことから、細孔の制御技術として有効性が示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
FAU型、MOR型、MFI型ゼオライト膜をコバルトイオンまたは亜鉛イオンでそれぞれ交換し、2-メチルイミダゾールで処理することでZIFフラグメント修飾を行った。中でも、Coイオン交換FAU膜をZIFフラグメント修飾した膜はSF6の透過係数が大きく減少することを見出し、ZIFフラグメント修飾がゼオライト膜の細孔径制御技術として有効である可能性を示したことは学術的意義が高いと考えられる。今後も様々なイオン種による交換やイミダゾール種の違いにより精緻な細孔径制御技術として発展することが期待される。
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