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温度によって目開きを変えられる分子篩吸着剤の合成とそれを用いた分離法の開発

孔径随温度变化的分子筛吸附剂的合成及使用该吸附剂的分离方法的开发

基本信息

批准号：
21K04746
负责人：
村上賢治
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

N-イソプロピルアクリルアミド（NIPAM）と架橋剤であるN, N’-メチレンビスアクリルアミド（BIS）から構成される温度応答性高分子PNIPAMヒドロゲル（PNHG）をメソポーラスシリカ（MS）吸着剤表面へ固定化したPNHG/MSを合成した。ここでは，MS表面とPNHGを繋ぐシランカップリング剤であるメタクリル酸3-(トリメトキシシリル)プロピル（MPS）添加量を変えてPNHG/MSを合成した。なお，MS前駆体8 gに対してMPS添加量は0.12～2.4 mmolの範囲で変化させた。TGにより，MPS添加量を増加させると，MPS固定化量は0.06 mmol/gから1.45 mmol/gへと増加することが分かった。一方，PNHG被覆量は，MPS添加量とは関係なく，50～60 wt%であることが分かった。メチルオレンジ（MO）吸着速度解析の結果，いずれの試料も擬二次速度式に従うことが明らかとなった。ここでは，PNIPAMの下限臨界溶解温度（LCST）である32℃前後の30℃と50℃における速度定数の比K＝k50/k30を用いて吸着挙動を検討した。この値が1より小さい場合は30℃の方がMOはMSに吸着しやすいことを意味する。MPS添加量が0.24～2.4 mmolの範囲では，Kは約0.7であり，30℃の方が僅かに吸着しやすいことが分かった。一方，MPS添加量が0.12 mmolの場合，Kは約0.1まで低下した。MPS添加量が極端に少ない場合，PNHGの分子量は長くなることが推測される。その結果，温度変化に対して体積膨張率を大きく変化させることができ，また，PNHGの構造の自由度が高いため，温度によって大きく吸着挙動が変わったと考えられた。このように，MPS添加量をできるだけ少なくすることで，吸着可能な分子サイズを温度で制御できる可能性があることが明らかとなった。

NIPAM (NIPAM) and BIS (NIPAM/BIS) were used to synthesize temperature-sensitive polymers PNIPAM (PNHG) and PNHG (MS). The MS surface is different from PNHG in terms of the addition of PNHG/MS. The MS precursor 8 g was added to MPS in the range of 0.12~2.4 mmol. The amount of MPS added increased from 0.06 mmol/g to 1.45 mmol/g. One side, PNHG coating amount, MPS addition amount, 50~60 wt% The results of adsorption velocity analysis of the sample are as follows: The lower critical solution temperature (LCST) of PNIPAM is determined by the ratio of velocity constant K=k50/k30 around 32℃. This value is 1 ° C. In small cases, MO is 30 ° C. MPS addition is 0.24~2.4 mmol, K is about 0.7 ℃, and 30℃ is about 10 ℃. On the one hand, when MPS addition is 0.12 mmol, K is about 0.1 mmol. When MPS addition is extremely small, PNHG molecular weight is long. As a result, the temperature changes, the volume expansion rate increases, and the degree of freedom of PNHG structure increases. The amount of MPS added is less than the amount of MPS added. The possibility of adsorption is less than the possibility of temperature control.