気体透過による炭素膜の微細構造評価と新規分離能の発現

通过气体渗透评估碳膜的微观结构并开发新的分离能力

基本信息

  • 批准号:
    09243230
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1997 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

多孔質炭素は分子ふるい性があるので、これを薄膜化できれば気体分離膜として利用できる。また、炭素材をヘテロ原子、金属原子等とアロイ化すれば、微細構造が変化し、ミクロ孔径の制御が可能となる。アロイ化した炭素と気体分子との相互作用を利用すれば、高機能分離特性の発現が期待できる。3,3',4,4'-ビフェニルカルボン酸2無水塩(BPDA)と4,4'-オキシジアニリン(ODA)で合成したポリイミドを700℃で炭化し、300℃で3時間酸化して分子ふるい炭素膜とした。酸化処理をすることによってミクロ孔径分布が変化することなく、ミクロ孔容積が増大するので、選択性を損なうことなく、透過速度を増大することができた。炭素膜の耐久性を調べるために、空気中100℃で1ヵ月間酸化した結果、含酸素官能基の生成により透過速度が減少した。しかしながら、酸化処理した後に窒素中600℃で熱処理することによって含酸素官能基が除去され、透過速度が回復することがわかった。また、炭素膜のCO_2とN_2の透過率は単成分系、2成分系でほとんど差がなく、また、2成分系でスィープガスとしてHeとArを用いた場合にも、透過率、分離係数共ほぼ一致した。炭素膜のミクロ孔がスリット状であるために、スリットの短軸の長さによって透過分子を分離するが、細孔内では2次元的な運動が可能である。そのため、透過気体分子間あるいは透過気体とスィープガスとの間についても、相互作用を受けず自由に拡散することがわかった。以上の結果から、炭素膜の気体分離特性を向上させるためには、ミクロ孔径を少し広げることが有効であるので、架橋度の高い高分子プレカーサーを用いた成膜と金属塩とのアロイ化によって孔径の制御を試みる。
Porous carbon molecules can be separated into thin films and used as separation membranes. Carbon materials, atoms, metal atoms, etc., can be transformed into fine structures, and pore sizes can be controlled. It is expected that the interaction between carbon molecules and carbon molecules will be utilized and the high functional separation characteristics will be realized. 3,3',4,4'-diamino acid 2 anhydrous (BPDA) and 4,4'-diamino acid (ODA) were synthesized by carbonization at 700℃ and acidification at 300℃ for 3 times. Acidizing treatment increases pore size distribution, selectivity, and transmission velocity. The durability of carbon film was adjusted, and the transmission rate was reduced as a result of acidification at 100℃ for 1 month in air. After acidification treatment, heat treatment at 600℃ removes the acid-containing functional groups and restores the transmission rate. The transmittance of CO_2 and N_2 in carbon films is consistent with that in single-component system, two-component system and two-component system. Carbon membrane pore shape, pore length, molecular separation, two-dimensional motion within pores are possible The interaction between molecules is free. The interaction between molecules is free. The above results show that the pore size of carbon film is small, and the pore size of carbon film is small.

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
J.-i.Hayashi et al.,: "Pore size control of carbonized BPDA-PP'ODA polyimide membrane by chemical vapor deposition of carbon" Journal of Membrane Science. 124. 243-251 (1997)
J.-i.Hayashi 等人:“通过碳化学气相沉积控制碳化 BPDA-PPODA 聚酰亚胺膜的孔径”,膜科学杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
J.-i.Hayashi et al.,: "Effect of oxidation on gas permeation of carbon molecular sieving membranes based on BPDA-pp'ODA polyimide" Industrial & Engineering Chemistry Research. 36・6. 2134-2140 (1997)
J.-i.Hayashi 等,“氧化对基于 BPDA-ppODA 聚酰亚胺的碳分子筛膜的气体渗透的影响”工业与工程化学研究 36・6(1997)。
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  • 发表时间:
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    0
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知道了