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傾斜ナノ構造を有する有機-無機ハイブリッド膜の創製

具有梯度纳米结构的有机-无机杂化膜的制备

基本信息

批准号：
17655100
负责人：
中條善樹
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、有機-無機ポリマーハイブリッドを製膜し、分子複合材料としての優れた特性を活かして、ガスの選択透過膜として利用することを目的とした。その際、表が有機成分、裏が無機成分の傾斜的ナノ構造を形成させることにより、従来の有機高分子膜や無機膜の欠点を克服し、長所を兼ね備えた画期的な材料になると期待できる。有機-無機ポリマーハイブリッドをガスの選択的透過に用いた例は従来全く知られておらず、これまでに知られている有機膜や無機膜と比べて、一部のハイブリッド膜には、次のような特徴が新たに見られた。いずれもガス透過膜としては画期的なものであり、独創的な膜材料が調製できたと結論づけられる。(1)熱性に優れ、高温でのガス透過が可能となった。(2)機械的強度に優れ、厳しい条件下での繰り返し使用や長期使用に耐える膜材料であった。(3)有機膜と比べて耐溶剤性に優れていることが分かった。(4)無機膜とは異なり、柔軟性や加工性に優れており、欠陥のない均一な薄膜が形成できた。さらに、ハイブリッド膜の有機成分と無機成分の表面自由エネルギーの差を利用して、膜の片面に有機成分が、もう一方の面に無機成分が偏析した傾斜、ナノ構造を有するハイブリッド膜を作成することにも成功した。また、ハイブリッド合成の階段で、有機高分子成分に種々の官能基を導入し、ガス選択透過膜としての溶解度係数に与える影響を調べた。具体例として水酸基を導入した場合には,ガスバリアー性を示すことが分かった。一方、遷移金属塩を含むハイブリッド膜も合成し、ガス透過に及ぼす効果を検討した。現時点では,特に顕著な効果は見られなかったが,今後このような遷移金属含有ハイブリッド膜は、ガスの透過的分離のみでなく、例えば有機性蒸気のクラッキングやオレフィンの飽和化などの触媒効果も期待でき、高性能分離膜としての利用が考えられる。

This study では, organic - inorganic ポリマーハイブリッドを membrane し, molecular composites としての optimal れた features live をかして, ガスの sentaku through membrane として using することを purpose とした. その interstate, table がが in organic compounds, inorganic composition の tilt ナをノ structure form させることにより, 従の organic polymer film や inorganic membrane の points less を overcome し, long を and ね prepared えた painting period な material になると expect できる. Organic - inorganic ポリマーハイブリッドをガスの sentaku through に with いた example は従 to all know くられておらず, これまでに know られている organic film や inorganic membrane と than べて, a のハイブリッド membrane には, のような, 徴が new たに see られた. いずれもガス through membrane としては painting period なものであり, original な membrane materials が modulation できたと conclusion づけられる. (1) Thermal performance に excellent れ, high temperature でガス through が may となった. (2) The mechanical strength is に excellent under れ, 厳 and に conditions, で <s:1> can be used to return to <s:1>, や can be used for a long time, and に can withstand える membrane materials であった. (3) The organic film と has better solvent resistance に than べて, and its れて, る, とが and とが scores are ったった. (4) inorganic membrane とは different なり, softness や processability に optimal れており, owe 陥のないがな film formation uniform できた. さらに, ハイブリッド membrane の organic composition と inorganic composition の surface free エネルギーの poor を using して, membrane の one-sided に organic ingredients が, もう side に inorganic composition がの surface segregation した tilt, ナノ a すを construction るハイブリッド membrane を made することにも successful した. また, ハイブリッドでの stage, organic polymer composition に kind 々の functionality を import し, ガス sentaku through membrane としてのに solubility coefficient and える influence を adjustable べた. Concrete example として water acid radical を import した occasions には, ガスバリアー sex を shown すことが points かった. One side, the migration of metal salts を containing むハブリッドブリッドブリッド membrane synthesis を検, ガス through に and ぼす effect を検 to obtain た. Current point では, に顕 the な unseen fruit は see られなかったが, future このような migration metal containing ハイブリッド membrane は, ガスの through the separation of のみでなく, example えば organic steamed 気のクラッキングやオレフィンの saturation change などの catalyst unseen fruit も expect でき, high-performance separation membrane としての using が exam えられる.