| 研究課題/領域番号 |
18K04757
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| 研究機関 | 明治大学 |
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研究代表者 |
永井 一清 明治大学, 理工学部, 専任教授 (40350269)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 自己組織化 / 水素社会 / 水素分離 / 膜分離 / 分子ふるい / ポリイミド / 薄膜 / ATRP |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、水素社会の実現に不可欠な水素を精製するために、高分子鎖を弦鳴楽器のハープの弦の様に一定間隔で配列させ、弦（高分子鎖）の間を水素分子のみをふるい作用により選択的に透過・分離させる革新的水素分離膜を創製し、その新規分離機構の解明と分離性能の最適化を行うことを目的とする。ポリイミドとメタクリル酸誘導体から成るABA型ブロックコポリマーのA成分のナノ自己組織化作用をハープの両端の棹の固定方法として利用して、B成分の高分子鎖をハープの弦の様に配列させることを特徴とする。従来の高分子膜の溶解・拡散機構に基づく膜材料設計とは異なる弦を弾いて音楽を奏でる様に高分子鎖の振動で水素分子を弾いて分子ふるい作用を促進させる設計と、ゼオライトに代表される無機多孔膜の様な硬いメッシュ形状よりも単位膜面積当たり分離に寄与する面積が大きくなり、かつ柔軟性もある二次元状の薄膜の設計をすることを特徴とする。
本研究は3年計画であり、セグメント鎖長の異なるポリイミド・水酸基含有ポリメタクリル酸ABA型ブロックコポリマーの合成、ナノ自己組織化製膜法の確立、および分離膜としての膜構造の最適化と、これらにより得られた膜を用いた水素分離特性とその新規分離機構の解明と分離性能の最適化を目的として研究を進めた。初年度である2018年度は、水酸基含有ポリメタクリル酸セグメントのモノマーとして、2－ヒドロキシエチルメタクリレートを選定し、ポリイミドマクロイニチエーターに対し2－ヒドロキシエチルメタクリレート部のセグメント鎖長を変えたブロックコポリマーの合成をATRP法で行った。得られた化合物は、1H-NMR、13C-NMR、FTIRおよびGPC等を用いて化学構造を同定した。製膜は、溶剤キャスト法による溶媒の揮発過程でナノ自己組織化を発現させ製膜した。そして膜形態をSEMやPOM等の顕微鏡を用いて観察した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
申請書にも記載していたが明治大学校費を用いた準備実験において、ポリイミドとメタクリル酸誘導体から成るABA型ブロックコポリマーのATRP法での合成に成功していたことから、準備実験データをもとに今年度の合成実験において適切な実験条件を見出すことができたためである。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在まではほぼ計画通りに実施することができていることから、2018年度と同様の方針で進めていく。合成、製膜、膜物性評価、水素ガス透過・分離性評価の一連の過程を繰り返し、各段階での考察をふまえ分離性能の最適化を図り、本研究を進行させる。
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