テーラーメイド分子認識性無機薄膜の創製

创建定制的分子识别无机薄膜

• 批准号: 08650915
• 负责人: 草壁 克己
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650915/
• 关键词: 無機膜; 気体分離; 細孔; テンプレート; シリカ; ゼオライト; 細孔制御; 分離機構

テトラエトキシシラン(TEOS)とそのフェニル1置換体及び2置換体を原料として、アルミナ支持管上に強制流動を伴う気相合成法によりシリカ薄膜を創製した。TEOSを原料としたシリカ膜では細孔径が小さいために、水素選択性分離膜となった。フェニル基を置換した原料を用いた場合には、400-600℃の比較的低い温度でシリカ膜を合成し、成膜時に残存する有機質を酸化除去してシリカ膜を作成した。この膜の気体の透過速度は透過分子のサイズが大きいほど減少する分子ふるい性を示し、TEOSを原料にした場合に比べて細孔径が増大したと考えられる。また、単成分気体の透過では、二酸化炭素が窒素に対して優先的に透過するが、二酸化炭素と窒素を等モル含む混合気体からの透過では二酸化炭素の透過速度が減少して分離性が低下した。次に、分子認識性分離膜として、ZSM-5型及びY型ゼオライト膜を合成し、その気体透過性を評価した。ZSM-5型ゼオライトでは、細孔径にサイズが近いブタンの異性体分離が可能であることが明らかになった。一方、Y型ゼオライトは細孔径は約0.7-0.8nmと二酸化炭素や窒素の分子サイズに比べて大きいが、二酸化炭素と窒素の混合気体の分離では表面拡散が大きく影響して、二酸化炭素が100倍以上早く透過することが明らかになった。シリカ膜とY型ゼオライト膜の二酸化炭素透過特性について検討した結果、シリカ膜では細孔径が透過分子サイズに近いので、膜内では二酸化炭素分子が窒素分子を追い抜くほど空間がないために混合系では分離性が低下し、Y型ゼオライト膜では細孔サイズが大きいために、膜内において表面拡散により二酸化炭素が優先的に拡散することがわかった。

The synthesis method of TEOS and TEOS is used to prepare thin films from raw materials and supporting tubes with forced flow and gas phase. TEOS raw materials and membranes with small pore sizes and water selectivity In the case of raw material replacement, the organic matter remaining during film formation is removed by acidification at a relatively low temperature of 400-600 DEG C. The transmission speed of the membrane is higher than that of the molecular material, and the transmission speed is higher than that of the molecular material. The transmission rate of single component and diacid carbon is lower than that of mixed component and the separation is lower. Second, molecular recognition separation membrane, ZSM-5 type and Y type membrane synthesis, and gas permeability evaluation ZSM-5-type heteromorphs may be separated by fine pore size. A square, Y type of fine pore diameter of about 0.7- 0.8 nm, diacidified carbon and pigment molecular separation than large, diacidified carbon and pigment mixture separation, surface dispersion has a great impact, diacidified carbon more than 100 times early transmission. Diacidified carbon transmission characteristics of Y-type membrane and Y-type membrane are investigated. Results show that the membrane has fine pore size and large pore size. In the film, the surface of the film is scattered, and the second acid carbon is preferentially scattered.

项目成果

B.-K.Sea et al.: "Pore Size Contral and Gas Permeation Kinetics of Silica Membranes by pyrolysis of phemyl-Substituted Ethoxysilanes with Cross-Flow through a Porous Support Wall" J.Membr. Sci.114巻(発表予定). (1997)

B.-K.Sea 等人：“通过多孔支撑壁错流热解二氧化硅膜的孔径控制和气体渗透动力学”J.Membr，第 114 卷。 ）（1997）

K.Kusakabe et al.: "Morphology and Gas Permeaince of ZSM-5-Type Zeolite Menbrane Formed on a Porous α-Alumina Support tube" J.Membr. Sci.116,No.1. 39-46 (1996)

K.Kusakabe 等人：“多孔 α-氧化铝支撑管上形成的 ZSM-5 型沸石膜的形态和气体渗透性”J.Membr.116，No.1（1996）。

K.Kusakabe et al.: "Formation of a Y-Type Zeolite Membrane on a Porous α-Alumina Tube for Gas Separation" Ind. Eng. chem. Research. 36巻(発表予定). (1997)

K. Kusakabe 等人：“用于气体分离的多孔 α-氧化铝管上的 Y 型沸石膜的形成”，工业化学研究，第 36 卷（待出版）。

B.-K.Sea et al.: "Formation of Hydragen Permselective Silica Membrane for Elevated Temperature Hydrogen Recovery from a Mixture Containing Steam" Gas. Sep. Purif.vol10,No.3. 187-195 (1996)

B.-K.Sea 等人：“形成氢气选择性渗透二氧化硅膜，用于从含有蒸汽的混合物中高温回收氢气”气体。

S.Morooka et al.: "Separation of Hydrogen from an H_2-H_2O-HBr System with an SiO_2 Memhrane Formed in Macropores of an α-Alumina Support tube" Int. J. Hydrogen Energy.vol21,No.3. 183-188 (1996)

S. Morooka 等人：“利用 α-氧化铝支撑管大孔中形成的 SiO_2 膜从 H_2-H_2O-HBr 系统中分离氢气”，《氢能杂志》，第 21 卷，第 3 期。 (1996)