研究課題
本研究では、ナノシートを用いた新規二酸化炭素分離膜の開発を目指し、1）ナノシートの作製・構造設計、2）ナノシートの薄膜化・機能設計、3）分離性能評価、を進める。最終年度となる本年度は、2）、3）のみを行った。2) では、支持膜上に作製した酸化グラフェン薄膜を、140 ℃窒素中熱還元、ヒドラジン蒸気還元することで層間隔を狭くした酸化グラフェン薄膜を作製した。一方で、硫酸を層間に挿入することで、層間隔を広げた酸化グラフェン膜を作製した。また、ヘキサメチレンジイソシアネートで化学修飾することで表面にアミン基を付加した酸化グラフェン薄膜を作製した。これらの薄膜を使用することで、ナノシート薄膜のシート間隔、薄膜の表面形態が気体透過特性に対しどのよう効果を示すかを検証することが可能である。SEM測定から酸化グラフェン薄膜の膜厚は50 nm前後であることが確認された。3) では、2）より設計した多様な酸化グラフェン薄膜の気体透過特性を評価した。立ち上げた気体透過特性評価装置を用い、窒素、酸素、二酸化炭素の透過速度を評価し、それらの選択性について議論した。結果として、酸化グラフェン薄膜の層間隔を狭めても広げても、選択率に大きな差が生じないことが示された。還元した酸化グラフェン薄膜と硫酸を層間に挿入した酸化グラフェン薄膜では、1.4倍以上層間隔が異なることがわかっている。その中で、選択性が変化しないという結果は、驚くべき知見であると言える。また、アミン基を修飾した酸化グラフェン薄膜においても、大きな選択性能の差は確認できず、表面状態も選択性に大きな影響を与えないことがわかった。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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