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2021 年度 実績報告書

マクロ孔内自己充填による欠陥フリー・ナノ多孔質セラミックスの創製と有機物膜分離

研究課題

研究課題/領域番号 20H02431
研究機関筑波大学

研究代表者

鈴木 義和  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40357281)

研究分担者 鈴木 達  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (50267407)
阿部 浩也  大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (50346136)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード多孔質セラミックス / スピネル / エアロゾルでポジション / コーティング / 限外ろ過 / ナノろ過 / フィルター
研究実績の概要

(1) マクロ孔内自己充填による大面積・欠陥フリーナノ多孔質セラミックスの創製
第3年度には、多孔質アルミナ基材(細孔径~1 μm)へのMgAl2O4ナノ八面体の自己充填に加えて、エアロゾルデポジションを応用した圧入充填に取り組み、限外ろ過膜として機能させることに成功した。従来のディップコーティング法では、マクロ欠陥フリーの積層多孔体の作製に成功した。Z. Ma and Y. Suzuki, "Hierarchical structure control of MgAl2O4 porous ceramics and application to organic polymer filtration membrane," J. Am. Ceram. Soc., 104 [12] 6144-6154 (2021).
(2) 分子量100万の水溶性高分子溶液から溶媒である水を44%除去することに成功した。この成果については、K. Kagami, Y. Matsubayashi, T. Goto, J. Akedo and Y. Suzuki, "Nanoporous MgAl2O4 coating on porous Al2O3 support by aerosol deposition method for organic polymer filtration membrane," J. Ceram. Soc. Jpn., 130 [4] 320-323 (2022).に掲載済みである。
(3) エアロゾルデポジションを応用したスピネルコーティングでは、分子量200,000のよりサイズの小さな高分子にも挑戦し、ある程度の溶媒除去が可能であることを示した。この成果については、現在、投稿論文を執筆中である。

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

充足率を反映した予算的な制約やコロナ禍での制限があり、液中その場観察についてはやや遅れているが、その他の主要項目については、当初予想を超える良い結果がでており、トータルするとおおむね順調と自己評価した。

今後の研究の推進方策

3年目以降には、より実用性の高い全アルミナ系積層多孔体の作製や、実際の人工池の水の言外ろ過に挑戦する。すでにこれまでの濁度測定やpH測定に加えて、COD測定による定量化にも取り組む。

これらにより、分子量20万級のよりサイズの小さな高分子溶液やアルブミンタンパク質などの膜分離を目指す。

備考

2021年度は、成果の広報活動も強化し、英語版PVを公開した。さらに、研究成果等を発信しているYouYubeチャンネルでは、登録者数が186人となり、順調に成長している。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Nanoporous MgAl2O4 coating on porous Al2O3 support by aerosol deposition method for organic polymer filtration membrane2022

    • 著者名/発表者名
      Kagami Kaito、Matsubayashi Yasuhito、Goto Taku、Akedo Jun、Suzuki Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 130 ページ: 320~323

    • DOI

      10.2109/jcersj2.21179

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] pH-controlled synthesis and spark plasma sintering of fine and homogeneous MgZr4(PO4)6 powder2022

    • 著者名/発表者名
      FUKUSHIMA Kenta、SUZUKI Tohru S.、?ZBILGIN Cem Eren、KOBAYASHI Kiyoshi、ABE Hiroya、SUZUKI Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 130 ページ: 243~248

    • DOI

      10.2109/jcersj2.21149

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of transition metal oxides addition on the color tone of Bi4V2O11-based red pigments2022

    • 著者名/発表者名
      NAKAJIMA Takumi、ABE Hiroya、SUZUKI Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 130 ページ: 236~242

    • DOI

      10.2109/jcersj2.21151

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis, microstructure and electrochemical characterization of NiMn2O4 nanoparticles via a simple citric acid method2021

    • 著者名/発表者名
      ISHITSUKA Hikaru、NAKAMURA Yuya、ABE Hiroya、SUZUKI Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 129 ページ: 332~336

    • DOI

      10.2109/jcersj2.21009

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hierarchical structure control of MgAl2O4 porous ceramics and application to organic polymer filtration membrane2021

    • 著者名/発表者名
      Ma Zhiyuan、Suzuki Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramic Society

      巻: 104 ページ: 6144~6154

    • DOI

      10.1111/jace.18009

    • 査読あり
  • [学会発表] CaAl12O19-CaAl4O7多孔質複合セラミックスの作製と評価2021

    • 著者名/発表者名
      川口奏子、鈴木義和
    • 学会等名
      耐火物技術協会 年次大会
  • [学会発表] 熱分解反応焼結法を用いた多孔質セラミックスの微構造制御に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木義和
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会 2021年度春季大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Hierarchical structure control of MgAl2O4 porous ceramics and application to organic polymer filtration membrane2021

    • 著者名/発表者名
      Z. Ma and Y. Suzuki
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Hybrid Materials and Processing (HyMaP 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] AD法による多孔質Co3O4/Al2O3積層膜の微構造制御と膜分離への応用2021

    • 著者名/発表者名
      (筑波大学) ○鏡 魁登・鈴木 義和・(産業技術総合研究所) 松林 康仁・後藤 拓・明渡 純
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2021年秋季シンポジウム
  • [学会発表] 、AD 法によるTiO2 電子輸送層の作製とペロブスカイト太陽電池への展開2021

    • 著者名/発表者名
      坂本知洋 、松林康仁、 後藤拓、明渡純、鈴木義和
    • 学会等名
      日本電子材料技術協会 2021年度第58回秋期講演大会
  • [学会発表] 多孔質Al2O3セラミックスの階層構造制御と限外・ナノ濾過膜への応用2021

    • 著者名/発表者名
      田沼 知、鈴木義和
    • 学会等名
      第60回セラミックス基礎科学討論会
  • [備考] 筑波大学 鈴木義和研究室

    • URL

      https://www.ims.tsukuba.ac.jp/~suzuki_lab/index.html

  • [備考] YOSHIKAZU SUZUKI LABORATORY

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=E9sZuoCdiro

  • [備考] Yoshikazu Suzuki Lab / 鈴木義和ラボ (YouTube)

    • URL

      https://www.youtube.com/channel/UCNtmRhN6Kgj4EcJLQOJq1_Q

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公開日: 2022-12-28  

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