ナノチャンネルを有する有機無機複合材料の合成及びイオン交換特性

纳米通道有机-无机复合材料的合成及离子交换性能

• 批准号: 17760597
• 负责人: 村上 賢治
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760597/
• 关键词: メソポーラスシリカ; ナノチャネル; イオン交換; 有機無機複合体; アミノ酸; 界面活性剤; ゾルゲル法; ナノチャンネル

メソポーラスシリカ合成時にアミノ基を有するシランカップリング剤を添加することによって,細孔内をアミノ基で修飾したメソポーラスシリカを合成し,その構造及びイオン交換能を検討した。シリカ骨格の大きさは固定化アミノ基量に依存せず,約40Åで一定であった。一方,細孔径はアミノ基量の増加に伴い大きく減少し,アミノ基量が15mol%(仕込み量)の時,21Åとなった。特に興味深いのは細孔容積の変化であり,アミノ基を導入しない場合,900mm3/gであったが,15mo1%のアミノ基を導入すると300mm3/gまで減少した。この減少量は導入したアミノ基の体積のみを考慮しても説明できず,アミノ基が細孔内に固定化されることによって生じる死空間の存在を考慮しなければならないことが明らかとなった。この複合体中のアミノ基は酸性溶液中で4級アンモニウムとして存在しているため,陰イオン交換体として作用する。その陰イオン交換能を検討するため酸塩基滴定を行った結果,(1)イオン交換容量は細孔内に固定化したアミノ基量の増加に伴い増加し,約1.5mmol/gまで増加したこと,及び(2)陰イオン交換能を示すpH領域は固定化アミノ基量に依存しないことが明らかとなった。次にメチルオレンジのイオン交換実験を行った。メチルオレンジ吸着量は溶液のpHによって大きく変化することがわかった。酸性溶液中では仕込んだメチルオレンジの90%以上が吸着した。溶液のpHを上昇させるとpH5付近からイオン交換量は減少し始め,中性領域(pH8付近)では全く吸着しないことが明らかとなった。この溶液pHに対するイオン交換量の変化は滴定曲線にほぼ一致したことから,4級アンモニウムの対イオン(本研究ではCl^-)とのイオン交換が進行していることが明らかとなった

メ ソ ポ ー ラ ス シ リ カ synthesized に ア ミ ノ を has an す る シ ラ ン カ ッ プ リ ン グ tonic を add す る こ と に よ っ て, fine hole を ア ミ ノ base で modified し た メ ソ ポ ー ラ ス シ リ カ し を synthesis, そ の structures and び イ オ ン can exchange を beg し 検 た. The シリカ bone lattice has a large シリカ さ immobilization ア ノ ノ basis quantity に dependence せず, approximately 40A で is fixed であった. Side, thin aperture は ア ミ ノ の raised に with い requirement by large amount of base き く reduce し, ア ミ ノ base amount が 15 mol % (shi 込 み) の, 21 a と な っ た. Special interests deep い に の は の pore volume variations change で あ り, ア ミ ノ base を import し な い occasions, 900 mm3 / g で あ っ た が, 15 mo1% の ア ミ ノ base を import す る と 300 mm3 / g ま で reduce し た. こ の reduction は import し た ア ミ ノ base の volume の み を consider し て も illustrate で き ず, ア ミ ノ base が に immobilized within the pores さ れ る こ と に よ っ て raw じ る dead space の exist を consider し な け れ ば な ら な い こ と が Ming ら か と な っ た. こ の complex の ア ミ ノ base は acid で 4 ア ン モ ニ ウ ム と し て exist し て い る た め, Yin イ オ ン permutoid と し て role す る. そ の Yin イ オ ン can exchange を beg す 検 る た め acid salt base titration line を っ た results, (1) イ オ ン exchange capacity は に immobilized within the pores し た ア ミ ノ base amount の raised plus に with い raised and し, about 1.5 tendency for g ま で raised plus し た こ と, and び (2) Yin イ オ ン can exchange を shown す は immobilized pH field ア ミ ノ base amount に dependent し な い こ と が Ming Youdaoplaceholder0 となった. The にメチ, レ, レ, ジ, <s:1>, レ, <e:1> exchange laboratory を visit った. Youdaoplaceholder0 とがわ レ レ ジ ジ ジ ジ adsorption capacity solution <s:1> pHによって large <s:1> く change する する とがわ った った った った In an acidic solution, more than 90% of で 込んだメチ 込んだメチ 込んだメチ レ レ <s:1> ジ ジ <e:1> が are absorbed by が た. Solution pH を の rise さ せ る と pH5 paying nearly か ら イ オ ン exchange capacity は reduce し め, neutral field (pH8 pay nearly) で は full く sorption し な い こ と が Ming ら か と な っ た. こ の solution pH に す seaborne る イ オ ン exchange capacity の variations change は titration curve に ほ ぼ consistent し た こ と か ら, level 4 ア ン モ ニ ウ ム の イ seaborne オ ン (this study で は Cl ^ -) と の イ オ exchange ン が し て い る こ と が Ming ら か と な っ た