イオンを選択的に分離するナノシート積層膜の創製

• 研究課題/領域番号: 24K01234
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分27010:移動現象および単位操作関連
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 林 文隆 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (20739536)
• 研究分担者: 田中 秀樹 信州大学, 学術研究院人文科学系, 教授 (80376368) ; 田中 厚志 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (30417878) ; 金子 弘昌 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (00625171)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2027年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2026年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2025年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2024年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: イオン分離 / 積層膜 / ナノシート / フラックス法

研究開始時の研究の概要

速度差分離を基盤として選択的に目的のイオンだけを透過するナノシート積層膜の創製に取り組む。ナノシートのサイズ・組成，積層間距離，および有機/無機添加剤の量等を制御することで，飛躍的に膜の分離性能を高めることが可能か検討する。具体的には，フラックス法を利用して横方向サイズが最大サブミリサイズのナノシートを作製し，酸化グラフェン，有機・無機添加剤とともに積層する。クロスフロー式で膜性能を評価するとともに，電気化学インピーダンス測定や分子動力学計算により，どのような機構でイオンが分離されるか定量的に評価する。得られた知見は資源回収の分野で，分離工学のイノベーションをもたらすと期待できる。