2018 Fiscal Year Annual Research Report
規則ナノ細孔を有する分子シートのボトムアップ創製：相界面合成法の開発と分離膜応用
| Project/Area Number |
16H05968
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
牧浦 理恵 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30457436)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノシート / 気液界面 / 分離膜 / 配位高分子 / X線回折 / 多孔性材料 / 放射光 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高選択性・高透過性を併せ持つ分離膜の開発は、物質の分離・精製操作が必須とされる環境、エネルギー、化学工業において強く望まれている。本研究においては、究極の分離性能実現のための理想的な膜、すなわち規則ナノ細孔を有する極薄ナノシートを開発する。そのために、異種界面における特異反応場を利用して結晶性ナノシートの作製に成功してきた研究代表者の実績にもとづき、気相と液相の界面反応により、構造設計性に富む有機分子をボトムアップ式に二次元に連結させ、狙いのナノ細孔構造を有する分子ナノシートを創出する。このナノシートは、有機ポリマー分離膜にて効率と生産性のトレードオフから生じる性能の上限を大きく凌駕し得るものである。
当該年度は、以下を実施した。
１) 保持基材上へのナノシートの転写:気液界面に形成したナノシート状に基板を水平に押し付けることにより、転写を行った。基板には、ナノシートの細孔よりも大きな空隙を有する多孔質ガラス基板を採用した。転写の有無は多孔質ガラス基板の親水性、疎水性に大きく依存し、シランカップリング処理により表面処理を施した基板上への転写が良好であった。X線回折測定により保持基板上のナノシートの結晶構造を確認し、転写前の構造を保持していることがわかった。
２）ナノシートのlayer-by-layer転写：ナノシートを１回転写するだけでは空隙が生じ、ガス透過測定においてリークの原因となるため、複数回の転写を行う必要がある。紫外可視吸収分光によりナノシートの転写状態を確認したところ、転写回数に対してナノシートに由来する吸収ピークが線形に増加していることから、複数の転写作業に対して剥離することなく、layer-by-layer方式で転写できていることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、主にナノシートの基礎特性を把握するための上述の２つの項目に関して進めることができた。これまでは、ナノシートの形態や結晶構造評価のため、気液界面に作成したナノシートをシリコン基板に転写し、各種評価を行ってきたが、ガス分離応用には、多孔質基材への転写が必要である。本研究においては、ガス透過測定に適した多孔質ガラス基板上へのナノシートの転写に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、ナノシートの応用特性評価・原理検証に向け、以下の項目を進めていく。
1)ガス透過測定用の試料作製
2)ナノシートのガス透過性評価
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