水熱安定性を有するシリコン系分子ふるい膜の創製と中高温での水分離プロセスへの応用

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22085
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分27:化学工学およびその関連分野
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 都留 稔了 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (20201642)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• キーワード: 膜分離 / 炭化ケイ素 / 多孔質膜 / 高分子前駆体

研究成果の概要

サブナノ多孔膜は水素分離や二酸化炭素分離膜として注目されているが，最大の問題点は高温水蒸気雰囲気での膜安定性である。本研究では，非酸化物セラミック材料として，耐熱性・耐化学薬品性に優れる炭化ケイ素に着目した。Allylhydoridopolycarbosilane（AHPCS)を前駆体として不活性雰囲気で500℃から800℃で焼成することで，炭化ケイ素系非酸化物セラミック分子ふるい膜の開発に成功するとともに，水熱安定性の可能性を明らかとした。

自由記述の分野

化学工学　膜工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，非酸化物セラミック材料として，耐熱性・耐化学薬品性に優れる炭化ケイ素に着目した。Allylhydoridopolycarbosilane（AHPCS)を前駆体として用い，不活性雰囲気で500℃から800℃で焼成することで，炭化ケイ素系非酸化物セラミック膜が分子篩性を示すこと，さらにその細孔径が焼成温度で制御可能なことを明らかとした。さらに，400℃水熱条件下で長期間にわたり安定している可能性を明らかとした。これまでに非酸化物セラミックによる分子ふるい膜の開発と水熱安定性評価の研究例は報告されておらず，本研究の新規性は高いだけでなく，今後の応用展開が期待される。