分子ふるい性炭素膜の新製法の開発

分子筛碳膜新制造方法的开发

• 批准号: 05650764
• 负责人: 三浦 孝一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650764/
• 关键词: 分子ふるい炭素; フェノール樹脂; 共炭化; 細孔径制御

膜分離操作は蒸留や深冷分離などに比較してはるかに省エネルギー型の分離操作であるため、種々の分野で注目されているが、分子オーダーの分離に適用できる膜は未だ検討段階にある。これは、一つには無機膜の製造技術が確立していない点に由来する。すなわち、分子ふるい膜製造の最大のポイントは、サブオングストロームオーダーで均一な細孔を有する分子ふるい炭素の細孔径を自在に変化させる手法の確立する点にある。ここでは、この手法としてまず、各種フェノール類から架橋の異なったフェノール樹脂、添加剤を加えたフェノール樹脂を合成し、これを一定昇温速度のもと600〜900℃まで炭化するといった非常に簡単かつ再現性のよい方法を提出した。この方法により、0.3〜0.4nmの範囲で非常にシャープな細孔径を有する分子ふるい炭素を製造することに成功した。この分子ふるい炭素の吸着等温線を測定した結果、CO2は吸着するが、CH4は全く吸着せず、CO2-CH4分離が十分行えることが明らかになった。次に、フェノールとピロガロールを等分に混合して樹脂を製造、炭化することで、架橋形成を制御し、1nm付近の細孔を有する分子ふるい炭素を製造した。これから、細孔径の制御法の一つとして、架橋度の制御とその熱分解反応の制御で均一細孔径を自在に変化させ得ることが示された。また、フェノールにフェロセン(有機鉄化合物)を導入して、樹脂を製造し、これを900℃で炭化することで、0.5nmの均一細孔径を有する分子ふるい炭素の製造にも成功し、有機質、無機金属の分子レベルでの相互作用を発現させることで、より極め細かな細孔径制御が可能であることが示唆された。現在、これらの製造法に基づいて、セラミック担体ベースに分子ふるい膜の製造を検討中である。

Membrane separation operations include evaporation and cryogenic separation. The separation operations of different types of membrane separation are applicable to different stages of membrane separation. The manufacturing process of inorganic film has been established. The maximum temperature of carbon and molecular film production can be determined by the method of uniform pore size of carbon and molecular film. This paper proposes a method for synthesizing various kinds of resins, bridging different resins, adding additives, and carbonization at a certain temperature of 600 ~ 900℃. This method is successful in producing carbon with a very small pore size of 0.3 ~ 0.4 nm. Carbon sorption isotherm determination results, CO2 sorption, CH4 total sorption, CO2-CH4 separation In addition, the production of carbon by mixing, carbonization, bridging and formation of small pores is also discussed. The control method of fine pore diameter, bridging degree, thermal decomposition reaction and uniform fine pore diameter can be used to control the temperature. The introduction of organic iron compounds, the production of resins, the carbonization at 900℃, the production of carbon molecules with uniform fine pore sizes of 0.5 nm, the interaction between organic matter and inorganic metals, and the possibility of extremely fine pore size control were successfully demonstrated. At present, the production method of this kind is based on the basic theory, the basic theory and the basic theory.