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本研究では噴霧乾燥を利用した多孔性配位高分子 (MOF) のエアロゾル合成プロセス (ASP) を機能性ナノ材料複合MOFの合成およびMOF薄膜作製の2つの形態制御プロセスへと発展させることを目的としている。平成31年度は、ASPを用いて合成した機能性ナノ材料複合MOF粒子の水素吸着特性およびMOF薄膜の分離特性評価を行った。
機能性ナノ材料複合MOF粒子としてパラジウムナノ粒子内包MOF（Pd-MOF）に加え、リチウムイオン複合MOF（Li-MOF）を新たに作製した。Pdは室温下において水素吸蔵能があることが知られており、ナノ粒子化することで脱着温度が下がることが知られている。またリチウムイオンは水素などのガス分子との相互作用が強く吸着量向上が期待される。Li-MOFはASPでMOFを合成する際に硝酸リチウムを添加することで合成した。Pd-MOFでは77 K、0.1 MPaでの水素吸着量は複合しないMOFと比べ減少した。一方Li-MOFではASPで合成したMOFおよび従来法で合成したMOFよりも高い水素吸着量を示した。
MOF薄膜の分離特性評価には1~2 nm程度の色素分子を使いナノ濾過特性を評価した。多孔質アルミナ基板上にASPで作製したMOF薄膜を用いて、ナノ濾過試験を行ったところ、色素を除去できることがわかった。しかしMOF薄膜が粒子膜であるため、粒子間空隙からの色素の透過を抑制する必要がある課題が残った。
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