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2014 年度 実績報告書

Molecular-Net Sievingの提案と超薄膜分離膜の創製

研究課題

研究課題/領域番号 24246126
研究機関広島大学

研究代表者

都留 稔了  広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20201642)

研究分担者 郡司 天博  東京理科大学, 理工学部, 教授 (20256663)
伊藤 賢志  独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部, 研究室長 (90371020)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード膜 / オルガノシリカ / シルセスキオキサン / 分子篩
研究実績の概要

シリコン系アルコキシドを出発原料として,シリカネットワークの間隙サイズを分子選択透過性の分離原理とするMolecular-Net Sieving Technologyを提案・実証することを研究目的とした。以下の3つの研究項目について,ほぼ計画通り研究を進めた。
①構造化アルコキシドの合成:構造化アルコキシドとして,ポリヘドラルオクタシルセスキオキサン(POSS)重合体を合成した。ヒドリドを有するPOSSとジフェニルアミンを反応してジフェニルアミノ基を側鎖とするPOSSを得た。この化合物は加水分解性が高く,不活性雰囲気で迅速に操作を行うことにより,ジフェニルアミノ基の導入に成功した。
②Molecular-Net Sieving材料の特性評価:フロー型蒸気吸着分光エリプソメトリー(フローEP)によりシリカ膜の表面積と細孔分布解析を行うとともに、大気低速PALSを活用して、気体吸着時の平均細孔サイズの解析を試み、閉鎖細孔と開放細孔の各構造状態を評価するための手法を開発した。
③Molecular-Net Sieving膜の開発と特性評価:製膜用シリコン前駆体としてSi-R-Si構造を有する架橋型アルコキシシランを用いた。架橋基Rにかかわらず,C数が増えるほど,He/N2選択性および気体透過の活性化エネルギーがポリエチレンに漸近し,架橋基がC1 (BTESM), C2 (BTESE) のオルガノシリカ膜では, シリカ成分が支配的な多孔膜的な透過特性を示すが, 有機架橋基の炭素数が増加すると, 架橋基の有機基成分が支配的な膜透過特性に遷移することが明らかとなった。製膜プロセスとしては,ゾル調製の水モル比および焼成雰囲気(空気,窒素)について検討を行った。さらに,spin-spray coating法を開発し,製膜性の向上及び自動化,大面積コーティングの可能性が明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Synthesis of poly(3-(4-ethoxysulfonylphenoxy) 2-methylpropyl)silsesquioxane and its application as a proton-conducting membrane2015

    • 著者名/発表者名
      S. Tsukada, A. Tomobe, Y. Abe
    • 雑誌名

      Polym. J.

      巻: 47 ページ: 287-293

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation and properties of a fullerene/polysilsesquioxane hybrid from chemically modified fullerene and polymethoxysilsesquioxane2014

    • 著者名/発表者名
      T. Gunji, K. Hirama, S. Tsukada, Y. Abe
    • 雑誌名

      J. Sol-Gel Sci. & Tech.

      巻: 72 ページ: 80-84

    • DOI

      10.1007/s10971-014-3413-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unexpected formation of 2-amino-(1-(2-nitrophenylsulfinyl)azulene by the reaction of 2-aminoazulene with 2-nitrobenzenesulfonyl chloride2014

    • 著者名/発表者名
      H. Nakagawa, S. Tsukada, N. Abe, T. Gunji
    • 雑誌名

      Heteroatom Chem.

      巻: 25 ページ: 389-395

    • DOI

      10.1002/hc.21173

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanohole formation in TEOS-HMDSO hybrid CVD films elucidated by positron beams2014

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ito, Nagayasu Oshima, Atsushi Yabuuchi, and Brian E. O'Rourke
    • 雑誌名

      J. Phys.-Conf. Proc.

      巻: 505 ページ: 012022

    • DOI

      10.1088/1742-6596/505/1/012022

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Closer Look at the Development and Performance of Organic/Inorganic Membranes Using 2,4,6-tris[3(triethoxysilyl)-1-propoxyl]-1,3,5-triazine (TTESPT)2014

    • 著者名/発表者名
      Suhaina M. Ibrahim, Rong Xu, Hiroki Nagasawa, Akinobu Naka, Joji Ohshita, Tomohisa Yoshioka, Masakoto Kanezashi, Toshinori Tsuru
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 4 ページ: 12404-12407

    • DOI

      10.1039/C3RA41971A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thin ionic liquid membranes based on inorganic supports with different pore sizes2014

    • 著者名/発表者名
      Jonathan Albo, Toshinori Tsuru
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 53 ページ: 8045-8056

    • DOI

      10.1021/ie500126x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Graphene Nanosheets Supporting Ru Nanoparticles with Controlled Nanoarchitectures Form a High-Performance Catalyst for COx-Free Hydrogen Production from Ammonia2014

    • 著者名/発表者名
      Li, Gang; Nagasawa, Hiroki; Kanezashi, Masakoto; Yoshioka, Tomohisa; Tsuru, Toshinori
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 2 ページ: 9185-9192

    • DOI

      10.1039/C4TA01193G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of hybrid silica separation layer on porous polysulfone support and application of the multi-layer structured composite membrane to vapor permeation2014

    • 著者名/発表者名
      Genghao Gong, Jinhui Wang, Hiroki Nagasawa, Masakoto Kanezashi, Tomohisa Yoshioka, Toshinori Tsuru
    • 雑誌名

      Journal of Membrane Science

      巻: 464 ページ: 140-148

    • DOI

      10.1016/j.memsci.2014.04.015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Insight of pore tuning of Triazine-based nitrogen-rich organoalkoxysilanes membrane for water desalination2014

    • 著者名/発表者名
      Suhaina M. Ibrahim, Rong Xu, Hiroki Nagasawa, Akinobu Naka, Joji Ohshita, Tomohisa Yoshioka, Masakoto Kanezashi, and Toshinori Tsuru
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 4 ページ: 23759-23769

    • DOI

      10.1039/C4RA02772H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] New insights into microstructure-separation properties of organosilica membranes with ethane, ethylene and acetylene bridges2014

    • 著者名/発表者名
      Rong Xu, Suhaina M. Ibrahim, Masakoto Kanezashi, Tomohisa Yoshioka, Kenji Ito, Joji Ohshita, Toshinori Tsuru
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 6 ページ: 9357-9364,

    • DOI

      10.1021/am501731d

    • 査読あり
  • [学会発表] ロバストRO/NF膜の開発:多様な水源への応用を目指して2014

    • 著者名/発表者名
      都留稔了
    • 学会等名
      化学工学会秋季大会 展望講演
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2014-09-18
  • [学会発表] Sol-gel processing of Robust membranes for water purification2014

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Tsuru
    • 学会等名
      ICCS5 (The fifth International Congress on Ceramic)
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-08-17 – 2014-08-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Silica-based Catalytic Membrane Reactors for Energy Carrier Systems2014

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Tsuru
    • 学会等名
      International Congress on Membranes and Membrane Processes (ICOM)
    • 発表場所
      Suzhou, China
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Nano/subnano-tuning of microporous membranes and pore-size evaluation by nanopermporometry and normalized Knudsen-based permeance2014

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Tsuru
    • 学会等名
      ICIM2014 (International Conference on Inorganic Membranes)
    • 発表場所
      Brisbane, Australia
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-09
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学プロセスへの膜分離技術の応用2014

    • 著者名/発表者名
      都留稔了
    • 学会等名
      山口地区化学工学懇話会講演会
    • 発表場所
      宇部
    • 年月日
      2014-06-20
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-03  

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