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2021 年度 実績報告書

界面活性剤不要の水/CO2界面制御によるナノ粒子合成・表面修飾・分離技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H02504
研究機関弘前大学

研究代表者

鷺坂 将伸  弘前大学, 理工学研究科, 教授 (60374815)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード二酸化炭素 / 分子集合体 / 泡 / 表面修飾 / ナノ粒子
研究実績の概要

研究[1] CO2流体中にナノ水滴を分散させる「非フッ素系」で「非界面活性剤」の汎用性W/C-ND安定化剤の設計指針の解明と分子の開発では、前年度開発した非フッ素系W/C-ND安定化剤(CH3)3SiCH2CH2CH2}2-Ph-C(=O)-R, R=C5H11)のR構造をノニオン性親水性オキシエチレン鎖に変更することで、より高い水分散性能を超える汎用性W/C-ND安定化剤の開発に成功した。
研究[2] W/C-ND系を用いたナノ粒子合成→表面処理→分離・回収技術の最適条件および最適材料の解明では、ナノ粒子の前駆体を含むW/C-NDを調製し,ナノ粒子を合成し、その後,表面処理剤として無水オクタン酸を加えて,無機/有機ハイブリッドナノ粒子を調製し、物性評価を行った。
研究[3] C/W泡によるナノ粒子の抽出+表面処理技術の開発では,シリカナノ粒子と疎水性シランカップリング剤PTMS、親水性シランカップリング剤GPSを混合した系で、C/W泡起性が高まる最適な表面修飾組成や条件を探索した。その結果、C/W泡により高い乳化安定性を示す界面活性シリカナノ粒子を調製することができた。また、シリカ粒子だけでなくナノアルミナ粒子とその表面に静電的相互作用を示すアニオン性分子と併用することでC/W泡を形成させることに成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

コロナ過により、海外渡航ができず、英国ラザフォードアップルトン研究所での小角中性子散乱(SANS)測定が行えず、W/C-NDおよびナノ粒子の構造評価がこれまでの2年間半行えなかったため、研究の進捗に少し遅れが出ている。令和4年度では、渡英が可能な状況になると考えており、SANS測定を行い研究の遅れを取り戻せると考える。

今後の研究の推進方策

[3]C/W泡によるナノ粒子の抽出+表面処理技術の開発では、昨年度、シリカ粒子だけでなくアルミナ粒子でC/W泡を形成させることに成功した。このC/W泡中の粒子に対し、CO2溶解性の表面処理剤と親水性表面処理を、触媒としてC/W泡環境で自然に発生する炭酸水や、必要であれば塩酸を利用して行う。そして粒子の表面構造観察や物性評価から、ヤヌス構造の証明を試みる。さらに,どのような表面処理剤および処理条件でヤヌス化が可能か探る。研究[2]では、昨年度までに[1]の研究で開発に成功した非フッ素系W/C-ND安定化剤を利用して、ナノ粒子の前駆体を含むW/C-NDを調製し,表面処理剤としてアルキルアミンやシランカップリング剤などを加えて,ナノ粒子の表面修飾を進行させ,ハイブリッドナノ粒子を調製する。物性評価から,合成条件と粒子物性の関係を明らかにし,目的粒子を得るための最適条件を探索する。そして,本研究の総括として,W/C-NDおよびC/W泡のナノ粒子の合成・表面修飾(ナノ粒子ヤヌス化および有機無機ハイブリッド化)・ナノ粒子の選択的抽出・分離回収技術について,従来法に対する優位性を明らかにする。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ブリストル大学/スォンジー大学/ラザフォードアップルトン研究所(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      ブリストル大学/スォンジー大学/ラザフォードアップルトン研究所
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] コートダジュール大学(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      コートダジュール大学
  • [国際共同研究] スルタンイドリス教育大学(マレーシア)

    • 国名
      マレーシア
    • 外国機関名
      スルタンイドリス教育大学
  • [雑誌論文] A guide to designing graphene-philic surfactants2022

    • 著者名/発表者名
      Ardyani Tretya、Mohamed Azmi、Abu Bakar Suriani、Sagisaka Masanobu、Hafiz Mamat Mohamad、Khairul Ahmad Mohd、Ibrahim Sofian、Abdul Khalil H.P.S.、King Stephen M.、Rogers Sarah E.、Eastoe Julian
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 620 ページ: 346~355

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2022.03.145

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Foam Generation and Stability: Role of the Surfactant Structure and Asphaltene Aggregates2021

    • 著者名/発表者名
      Alexander Shirin、Barron Andrew R.、Denkov Nikolai、Grassia Paul、Kiani Sajad、Sagisaka Masanobu、Shojaei Mohammad Javad、Shokri Nima
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 61 ページ: 372~381

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.1c03450

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Very low surface tensions with “Hedgehog” surfactants2021

    • 著者名/発表者名
      Sagisaka Masanobu、Endo Takumi、Fujita Kazuki、Umetsu Yasushi、Osaki Suzuna、Narumi Tsuyoshi、Yoshizawa Atsushi、Mohamed Azmi、Guittard Frederic、Hill Christopher、Eastoe Julian
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 631 ページ: 127690~127690

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2021.127690

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication and application of composite adsorbents made by one-pot electrochemical exfoliation of graphite in surfactant ionic liquid/nanocellulose mixtures2021

    • 著者名/発表者名
      Jamaluddin Nur Amirah、Mohamed Azmi、Bakar Suriani Abu、Ardyani Tretya、Sagisaka Masanobu、Saito Haruka、Mamat Mohamad Hafiz、Ahmad Mohd Khairul、Abdul Khalil H. P. S.、King Stephen M.、Rogers Sarah E.、Eastoe Julian
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 23 ページ: 19313~19328

    • DOI

      10.1039/D1CP02206G

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photo-induced guest-host interactions produce chiral conglomerates accompanying grain boundaries in a smectic phase2021

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Hideaki、Abe Koudai、Sagisaka Masanobu、Yoshizawa Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 9 ページ: 12928~12937

    • DOI

      10.1039/d1tc01628h

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chirality exists in the isotropic liquid above blue phase III2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Michiko、Sagisaka Masanobu、Yoshizawa Atsushi
    • 雑誌名

      Liquid Crystals

      巻: 49 ページ: 17~28

    • DOI

      10.1080/02678292.2021.1942254

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling water adhesion on superhydrophobic surfaces with bi-functional polymers2021

    • 著者名/発表者名
      Arisawa Daiki、Umetsu Yasushi、Yoshizawa Atsushi、Hill Christopher、Eastoe Julian、Guittard Frederic、Darmanin Thierry、Sagisaka Masanobu
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 616 ページ: 126307~126307

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2021.126307

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Effects of temperature, salinity and surfactant structure on formation of CO2-responsive micelles and foams2021

    • 著者名/発表者名
      Masanobu Sagisaka, Toma Yagihashi, Koki Takahashi, Takumi Suto, Atsushi Yoshizawa, Shirin Alexander, Julian Eastoe
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] エマルション界面を反応場としたシリカ粒子の表面修飾と界面活性化2021

    • 著者名/発表者名
      磯嶋 柚希, 吉澤 篤, 鷺坂 将伸
    • 学会等名
      2021年度材料技術研究協会討論会
  • [学会発表] フッ素系低表面エネルギーの実現に向けた非フッ素系界面活性剤の構造最適化2021

    • 著者名/発表者名
      込山ひなた,大崎鈴奈,吉澤 篤,Julian Eastoe,鷺坂将伸
    • 学会等名
      2021年度材料技術研究協会討論会
  • [学会発表] トリメチルシリルプロピル鎖と多分岐炭化水素鎖を有する非対称二鎖型界面活性剤の界面化学的物性と疎水化能力2021

    • 著者名/発表者名
      大崎 鈴奈, 梅津 健史, 吉澤 篤, Julian Eastoe, 鷺坂 将伸
    • 学会等名
      2021年度材料技術研究協会討論会
  • [学会発表] 非フッ素系ノニオン性物質による水/超臨界CO2分散系の安定化2021

    • 著者名/発表者名
      飯塚 大登,新田 雄大,吉澤 篤,Julian Eastoe, 鷺坂 将伸
    • 学会等名
      2021年度材料技術研究協会討論会
  • [学会発表] エマルション界面を反応場とした界面活性シリカ粒子の調製に向けた修飾剤および反応条件の探索2021

    • 著者名/発表者名
      磯嶋 柚希,吉澤 篤,鷺坂 将伸
    • 学会等名
      2021年度色材研究発表会
  • [学会発表] pH応答性キトサン/アニオン性界面活性剤複合体の形成挙動と乳化能力2021

    • 著者名/発表者名
      三浦 ます美,吉澤 篤,鷺坂 将伸
    • 学会等名
      2021年度色材研究発表会
  • [学会発表] トリメチルシリル基末端側鎖をもつチオフェン誘導体の電解重合による高分子薄膜の形成と撥水性制御2021

    • 著者名/発表者名
      鷺坂 将伸,有沢 大樹,梅津健史,吉澤 篤 ,Christopher Hill,Julian Eastoe,Frederic Guittard,Thierry Darmanin
    • 学会等名
      第72回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] CO2foamの形成に最適な界面活性剤および補助剤の探索2021

    • 著者名/発表者名
      齊藤 晴香, 須藤 拓海, 吉澤 篤, 鷺坂 将伸
    • 学会等名
      日本油化学会第60回年会
  • [学会発表] トリメチルシリルプロピル鎖と多分岐炭化水素鎖を有する非対称二鎖型界面活性剤の界面化学的物性2021

    • 著者名/発表者名
      大崎 鈴奈, 梅津 健史, 吉澤 篤, Julian Eastoe, 鷺坂 将伸
    • 学会等名
      日本油化学会第60回年会
  • [学会発表] トリメチルシリル基を親CO2性基としたCO2増粘剤の増粘効果2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤 孝祐, 吉澤 篤, 鷺坂 将伸
    • 学会等名
      日本油化学会第60回年会
  • [学会発表] Branched ionic trimethylsilyl surfactant demonstrates superspreading properties2021

    • 著者名/発表者名
      N.M. Kovalchuk, Masanobu Sagisaka, Suzuna Osaki, M.J.H. Simmons
    • 学会等名
      35th Conference of the European Colloid and Interface Society (ECIS2021)
    • 国際学会
  • [備考] 弘前大学理工学部物質創成化学科 吉澤・鷺坂研究室

    • URL

      http://www.st.hirosaki-u.ac.jp/~lclab/

  • [備考] 弘前大学公式ウェブマガジン「HIROMAGA(ヒロマガ)」

    • URL

      https://www.hiromaga.com/20210913-7919/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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