| 研究課題/領域番号 |
19K05121
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
中川 敬三 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 准教授 (60423555)
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| 研究分担者 |
松山 秀人 神戸大学, 先端膜工学研究センター, 教授 (50181798)
吉岡 朋久 神戸大学, 先端膜工学研究センター, 教授 (50284162)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ナノシート / 分離膜 / 水処理 / 異種ナノシート界面 / ニオブ酸ナノシート / 酸化グラフェン / 二硫化モリブデン |
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| 研究実績の概要 |
本研究では種々の２次元ナノシート材料を積層した高い分離機能を有する超薄膜型水処理膜の開発を行う．本年度は，異種ナノシート界面を有する積層薄膜の可能性探索のため， 酸化グラフェン(GO)/ ニオブ酸ナノシート(NbN)複合積層膜の有機溶剤分離系での膜性能評価，またGO/二硫化モリブデン(MoS2)新規複合型積層膜の検討を行った．
1. これまで検討を進めてきたGO/NbN複合積層膜の有機溶剤系への適用を試みた．各種アルコールに膜を浸漬し，層構造の膨潤度をX線回折により評価したところ，GO膜では積層構造の膨潤が見られたのに対し，NbN膜ではほとんど膨潤が起こらず，アルコール中で安定な積層構造を有していることがわかった．各種積層膜のメタノール透過性およびメタノール中での色素の阻止性を評価した．GO膜はメタノール中では層間が膨潤により拡大し阻止性が低くなったのに対し，GO/NbN複合積層膜はGO膜やNbN膜よりメタノール透過性はやや低いが高い色素阻止性を示した．これはNbN層とGO層間に界面緻密層が形成し，これがメタノール中での色素の阻止に機能したと考えられる．
2. 新たにGO/MoS2ナノシート積層型複合膜の作製を行い，各種ナノシートの複合比が及ぼす膜構造や性能への影響について検討した．MoS2膜は乾燥状態でシート間が凝集してしまうが，GO/MoS2膜では凝集は見られず，MoS2の割合が増えるごとに層間距離が増加することがわかった．水系における膜性能評価を行ったところ，GOの割合が増加すると透過性が低くなるが，塩とアニオン性色素の阻止性が高くなった．特にMoS2:GO=1:1では阻止率がメチルオレンジで80%以上、Na2SO4で70%以上を有しつつ，GO膜の1.5倍の透水性が得られた．このようにナノシートの複合割合を変化させることによって，分離性能を制御できることが明らかとなった．
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