Development of water purification material consisting of functional porous body with a hierarchical structure

本研究では、分子スケールからミリメートルスケールにわたる４段階の階層構造を有する機能性多孔体からなる水浄化材料を開発する。コアとなる技術として、シリカナノ粒子(Silica Nanoparticle, SNP)の液相自己組織化によるベシクル構造の形成を利用する。前年度の検討により、SNP分散液にサブミリメートルスケールの細孔を有する直径約1 cm角のポリウレタンスポンジ(PUS)を添加し、温度応答性高分子であるPluronic 25R4の共存下、110℃で24時間水熱処理を行うと、PUSへシリカナノ粒子ベシクル(Silica Nanoparticle Vesicle, SNV)を担持できた。しかしながら、これらSNVは洗浄によりPUS表面から脱離した。2022年度は、PUSをあらかじめプラズマ処理することで、PUSとSNVを共有結合させることを狙った。プラズマ処理済PUSを使用すると、上記と同条件において、PUS表面へはSNVではなくSNPが担持された。これは、SNPがSNVへと自己集合するよりも先にPUS表面と相互作用したためであると考えた。そこで、SNPとPluronic 25R4のみで水熱処理を行い、SNVの形成途中でPUSを添加することとした。PUSを添加するタイミングを様々に検討した結果、18時間の水熱処理後にPUSを添加し、追加で6時間水熱処理するプロセスが、プラズマ処理済PUSへSNVを担持するのに最適であるとの知見を得た。しかし、走査型電子顕微鏡の観察では、依然として、PUSからSNVが洗浄後に脱離している様子が観察された。

本研究では、分子スケールからミリメートルスケールにわたる４段階の階層構造を有する機能性多孔体からなる水浄化材料を開発する。コアとなる技術として、シリカナノ粒子(Silica Nanoparticle, SNP)の液相自己組織化によるベシクル構造の形成を利用する。前年度の検討により、SNP分散液にサブミリメートルスケールの細孔を有する直径約1 cm角のポリウレタンスポンジ(PUS)を添加し、温度応答性高分子であるPluronic 25R4の共存下、110℃で24時間水熱処理を行うと、PUSへシリカナノ粒子ベシクル(Silica Nanoparticle Vesicle, SNV)を担持できた。しかしながら、これらSNVは洗浄によりPUS表面から脱離した。2022年度は、PUSをあらかじめプラズマ処理することで、PUSとSNVを共有結合させることを狙った。プラズマ処理済PUSを使用すると、上記と同条件において、PUS表面へはSNVではなくSNPが担持された。これは、SNPがSNVへと自己集合するよりも先にPUS表面と相互作用したためであると考えた。そこで、SNPとPluronic 25R4のみで水熱処理を行い、SNVの形成途中でPUSを添加することとした。PUSを添加するタイミングを様々に検討した結果、18時間の水熱処理後にPUSを添加し、追加で6時間水熱処理するプロセスが、プラズマ処理済PUSへSNVを担持するのに最適であるとの知見を得た。しかし、走査型電子顕微鏡の観察では、依然として、PUSからSNVが洗浄後に脱離している様子が観察された。