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CO2分離回収材料への応用を目指した低分子ゲル化剤によるイオン液体ゲル膜の構築

使用低分子胶凝剂构建离子液体凝胶膜，旨在应用于CO2分离和回收材料

基本信息

批准号：
22H03781
负责人：
岡本浩明
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、二酸化炭素回収・利用・貯蔵（CCUS）技術におけるCO2分離・回収材料の開発を最終目的として、圧力変化により選択的にCO2を吸収・排出することが知られているイオン液体のゲル化が可能な低分子ゲル化剤を開発する。本研究では、従来の含浸型液体膜の固体化の方法とは異なるコンセプトに基づいた、CO2選択透過性の優れたガス分離材料を開発する。そのために、これまでに開発してきた低分子ゲル化剤を基盤として、市販のイオン液体をゲル化できる低分子ゲル化剤を検討した。さらに、構築したイオン液体ゲルのゾル－ゲル転移温度を低分子ゲル化剤の濃度に対してプロットした。これらの結果をアレニウスの式から熱力学的パラメーターを求め、熱力学的特性について考察を加えた。その上で、構築したイオン液体ゲルの二酸化炭素の圧力変化に伴う二酸化炭素吸収量について、磁気浮遊天秤を用いて定量的に測定した。さらに、同様の方法を用いて、窒素の吸収量を測定し、イオン液体ゲルに関する基礎物性（熱物性、ガス吸着特性）の解析手法を確立することができた。その上で、次年度以降のイオン液体ゲルの性能評価を実現するために、低分子ゲル化剤の大量合成の方法を確立した上で、１０g程度の低分子ゲル化剤を合成した。一方、低分子ゲル化剤の分子構造の微細な違いにより、構築したイオン液体ゲルの力学特性（レオロジー特性）が異なることが示唆され、CO2分離材料として非常に重要な知見が得られたとともに、学術的にも非常に興味深い結果が得られている。以上の結果から、サーモトロピック液晶材料に類似した分子構造がゲル化に対して重要なことが判明し、この解析結果を礎に低分子ゲル化剤の分子設計を再構築した。

This study aims at the development of CO2 separation and recovery materials in the field of carbon dioxide recovery, utilization and storage (CCUS) technology. The ultimate goal of this study is to improve the pressure of CO2 in selected carbon dioxide recovery and emission systems, and to understand the possible development of low-molecular-weight carbon dioxide in liquid recovery and storage systems. In this study, the solidification method of immersion liquid membrane was developed, which was based on the separation of carbon dioxide and carbon dioxide. The development of low molecular weight compounds is discussed in detail in this paper. In addition, the gel-gel transition temperature of the liquid gel used to build the gel is controlled by the concentration of the low-molecular gel agent. The result of this study is to investigate the thermodynamic properties of the system. In addition, the pressure change of diacid carbon in the liquid structure is accompanied by the quantitative determination of diacid carbon absorption and magnetic suspension balance. In addition, the same method is used to determine the absorption amount of the solvent, and the analytical method of the basic physical properties (thermal properties and adsorption characteristics) related to the liquid is established. In the past and the next year, the performance evaluation of the liquid and the synthesis of a large number of low molecular weight compounds have been established. The molecular structure of a square, low molecular weight polymer is very different from that of a liquid, and the mechanical properties of the liquid are very interesting. The molecular structure of the liquid crystal material is similar to that of the liquid crystal material, and the molecular design of the low molecular weight liquid crystal material is reconstructed on the basis of the analysis result.