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

• 批准号: 11124232
• 负责人: 草壁 克己
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11124232/
• 关键词: カーボンアロイ; 炭化; 膜分離; 無機膜; 炭素; 分子ふるい

本研究では、多孔質α-アルミナ支持管上にピレンとフェナントレンを骨格とする縮合多環多核芳香族(COPNA)化合物の前駆体膜をディップ法で被覆し、これを400-1000℃で炭化することにより炭素膜を得た。この膜は分子ふるい性を示し、空気分離や二酸化炭素分離では、高分子膜に比べて優れた分離特性を示すことを明らかにした。炭素材と金属とをアロイ化すれば、微細構造が変化することでミクロ孔径の制御が可能となることや、金属と気体分子との相互作用を利用することで高機能分離特性の発現が期待できる。そこで、ニッケル、モリブデンおよびパラジウムのアセチルアセトナートをCOPNA化合物のTHF溶液に加え多プレカーサーの炭化挙動を熱重量分析及び細孔分布測定を用いて検討した。このプレカーサーを支持管上に被覆して炭化することで、分子ふるい性を示す欠陥のないカーボンアロイ膜を作製することができた。金属を担持することでプレカーサーの炭素挙動が大きく変化することを明らかにし、また、ニッケル及びモリブデンを担持したカーボンアロイ膜では、炭素膜に比べて炭化温度400-500℃では透過率が増大し、分離性能も向上することがわかった。一方、透過率が極大となる炭化温度600℃では、両者の気体の透過特性に差がなかった。分離性能をさらに向上させるためには炭化条件を最適化する必要がある。この研究により、カーボンアロイ膜は分離機能と触媒機能の両方を利用する触媒膜への展開が期待できることがわかった。

In this study, the precursor films of condensed polycyclic polynuclear aromatic (COPNA) compounds on porous α-alumina support tubes were prepared by coating and carbonization at 400-1000℃. The separation properties of these membranes are shown in the following ways: air separation, acidification, carbon separation, and polymer membrane separation. Carbon materials, metals, and molecules are expected to develop high functional separation properties by controlling pore sizes and utilizing interactions between metals and molecules. The thermal gravimetric analysis and pore distribution measurement of COPNA compounds in THF solution are discussed. This is the first time I've seen a film on a wall. The carbon film has a higher transmittance and separation performance than the carbonization temperature of 400-500℃. A side, transmittance is maximum, carbonization temperature is 600℃, and the transmission characteristics of the gas are poor. The separation performance is optimized. This research is aimed at improving the separation and catalytic functions of the membrane.

项目成果

S. Morooka et al: "Microporous Inorganic Membranes for Gas Separation"MRS BullTein. 24・3. 25-29 (1999)

S. Morooka 等人：“用于气体分离的微孔无机膜”MRS BullTein 24·3 (1999)。