Ultra-thin metal oxide films for gas separation

• 研究課題/領域番号: 26889045
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 化工物性・移動操作・単位操作
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: Selyanchyn Roman (SELYANCHYN Roman) 九州大学, カーボンニュートラルエネルギー国際研究所, 学術研究員 (90729790)
• 研究期間 (年度): 2014-08-29 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: carbon dioxide / gas separation / laminate membrane / titanium dioxide / composite materials / nanomembrane / molecular imprinting / carbon-neutral energy / metal oxide

研究成果の概要

現在の研究プロジェクトは効果的なＣＯ２分離二重膜の開発に専念した。二重膜には支持層としてポリジメチルシロキサンを、またガス分離層として二酸化チタンを架橋したフタル酸を用い、その結果、ＣＯ２および窒素ガスについての高選択的な分離性能を実証した。
ガス分離のメカニズムは、フタル酸に大きく占めるカルボキシル基に起因し、その材料選択は理論計算（密度汎関数理論）を用いて決定した。この計算によると、フタル酸／二酸化チタンの複合層におけるＣＯ２親和サイトを創りだすことに成功している。これらの部位は窒素に比べてＣＯ２ガスの高い親和性を有す。これを基に私たちは分子レベルの特性を材料特性に発展させることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Alkaline anion exchange membranes based on KOH-treated multilayer graphene oxide (2016)
  • 著者名/発表者名: Bayer, T., Cunning, B.V., Selyanchyn, R., Daio, T., Nishihara, M., Fujikawa, S., Sasaki, K., Lyth
  • 雑誌名: Journal of Membrane Science 巻: 508 ページ: 51-61
  • DOI: 10.1016/j.memsci.2016.02.017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In vitro detection of small molecule metabolites excreted from cancer cells using a Tenax TA thin-film microextraction device (2015)
  • 著者名/発表者名: Nozoe, T., Goda, S., Selyanchyn, R., Wang, T., Nakazawa, K., Hirano, T., Matsui, H., Lee, S.-W.
  • 雑誌名: Journal of Chromatography B: Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences 巻: 991 ページ: 99-107
  • DOI: 10.1016/j.jchromb.2015.04.016
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of ammonia in human breath using quartz crystal microbalance sensors with functionalized mesoporous SiO2 nanoparticle films (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogimoto, Y., Selyanchyn, R., Takahara, N., Wakamatsu, S., Lee, S.-W.
  • 雑誌名: Sensors and Actuators, B: Chemical 巻: 215 ページ: 428-436
  • DOI: 10.1016/j.snb.2015.03.103
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optical fiber sensing of human skin emanations (2015)
  • 著者名/発表者名: Lee, S.-W., Wang, T., Selyanchyn, R., Korposh, S., James, S.W.
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering 巻: 9665 ページ: 96551K-96551K
  • DOI: 10.1117/12.2184411
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Nano-Thin Film-Based Prototype QCM Sensor Array for Monitoring Human Breath and Respiratory Patterns (2015)
  • 著者名/発表者名: Roman Selyanchyn, Shunichi Wakamatsu, Kenshi Hayashi, and Seung-Woo Lee
  • 雑誌名: Sensors 巻: 15 号: 8 ページ: 18834-18850
  • DOI: 10.3390/s150818834
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Metal oxide crosslinked PDMS: new materials with high gas permeability (2015)
  • 著者名/発表者名: Selyanchyn, R., Fujikawa, S.
  • 学会等名: Kobe Membrane Symposium
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2015-11-25
• [学会発表] Preparation, characterization and gas permeability of flexible TiO2 membranes (2015)
  • 著者名/発表者名: Selyanchyn, R., Fujikawa, S.
  • 学会等名: 64th SPSJ Symposium on Macromolecules
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] Composite microporous TiO2 coatings as a part of laminate CO2/N2 gas separation membrane (2015)
  • 著者名/発表者名: Selyanchyn, R., Fujikawa, S.
  • 学会等名: Euromembrane-2015
  • 発表場所: Aachen, Germany
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Structure and gas permeability of PDMS-TiO2 hybrid nanocomposite membranes prepared via in-situ sol-gel method (2015)
  • 著者名/発表者名: Selyanchyn, R., Fujikawa, S.
  • 学会等名: Network Young Membranes-2015
  • 発表場所: Aachen, Germany
  • 年月日: 2015-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Tuning the selectivity of inorganic membranes towards CO2 using the introduction of CO2-philic compounds in the membrane matrix (2014)
  • 著者名/発表者名: Selyanchyn, R., Fujikawa, S.
  • 学会等名: Japanese Membrane Symposium 2014 “Membrane science and membrane engineering: past, present and future”
  • 発表場所: Kobe University
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-27