低圧領域における高精度吸着測定手法の確立

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K23574
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0401:材料工学、化学工学およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 平出 翔太郎 京都大学, 工学研究科, 助教 (60853207)
• 研究期間 (年度): 2019-08-30 – 2021-03-31
• キーワード: 吸着等温線 / 高精度測定 / 真空 / リーク

研究成果の概要

低圧領域での吸着等温線測定の精度に悪影響を及ぼしている系内の圧力上昇について調査した。吸着測定装置と四重極型質量分析計を組み合わせた装置を開発し，ブランクセルにおける圧力上昇の原因として窒素および酸素が支配的であり，二酸化炭素および水も少量含まれることを明らかとした。一方でY型ゼオライトを封入した条件では，圧力上昇はほぼ窒素のみによって引き起こされていた。つまり，吸着測定時の圧力上昇の要因は外気のリークが支配的であることが分かった。そこで，吸着測定時の経時データからリークガス分圧を解析することで真の平衡圧を求めるプログラムを作成し，低圧領域の吸着等温線が合理的に補正されることを示した。

自由記述の分野

吸着工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

吸着分子サイズの細孔径を有する多孔体は，吸着分子と強く相互作用するために，低圧環境においても吸着が進行する。裏を返せば，低圧領域における吸着挙動にこそ，その材料の特性が色濃く出るはずであり，本研究で構築した吸着等温線の高精度測定プロトコルによって，より詳細に，かつ再現性よく材料の細孔状態を議論できるようになる。そのため，昨今脚光を浴びている，ターゲットとなる吸着ガスに適した細孔をもつ多孔体を分子レベルで機能設計する研究がより活発となり，吸着や膜分離といった多孔性材料を用いた手法の高効率化，ひいては産業全体におけるエネルギー消費の約半分を占める分離工程の刷新に繋がる成果であると考えている。