構造を制御した多孔性膜におけるナノ制限空間ダイナミクスと高度分離システムへの応用

具有受控结构的多孔膜中的纳米受限空间动力学及其在先进分离系统中的应用

基本信息

批准号：
19360353
负责人：
都留稔了
金额：
$ 9.73万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19360353/
关键词：
多孔性膜粘性流有機溶媒ナノパームポロメトリーナノ濾過

项目摘要

本研究では,ナノ〜サブナノ細孔における液相系の透過機構の解明と高度分離システムへの応用を目的とし,以下を具体的な研究実績とする。(1)細孔構造および表面特性を制御したナノ多孔性膜の作製これまでに製膜実績のあるSiO_2,TiO_2を用いて,ゾルーゲル法により平均細孔径0.5nm〜5nmを有する多孔膜の作製を行った。有機無機ハイブリッド膜は,セラミック多孔膜をまず作製した後にシランカップリング剤を用いて細孔内表面の疎水化を行うpost-modification法と,疎水基を有するアルコキシドを用い疎水ゾルを調製するin-situ法によった。特に,今年度はTEOSとMTESを用いる疎水ゾル(Me-SiO2)ゾルの調製条件を詳細に検討し,濃度およびTEOS/MTES比により,1nmまでの疎水性細孔制御に成功した。(2)ナノ多孔性膜および膜材料の特性評価膜細孔径のナノ細孔評価として,ナノパームポロメトリー法を用い0.5〜50nmの細孔径を測定した。コーティング膜の各種溶媒の接触角を測定することで,Me-SO2の臨界表面自由エネルギーは35-20J/m^2であり,ヘキサンでは完全濡れが期待できること,従って水とヘキサンでのナノパームポロメトリー測定を行なうことで,ナノ細孔の親疎水性を定量的に評価できることを明らかとした。(3)透過性評価と分離システムへの応用:ナノ制限空間のダイナミクスヘキサン溶媒中の微量水分の影響について検討した結果,水分濃度にかかわらずMeSiO2膜は安定した透過流束を示した。また,平均細孔径1.7nmのMe-SiO2膜のアルカン溶質の阻止特性を評価した結果,極めて滝透過性を示すと共に,分画分子量1000程度であることを明らかとした。

这项研究旨在阐明纳米 - 纳米孔中液相系统的渗透机制，并将其应用于先进的分离系统，并具有以下具体研究结果。（1）使用SIO_2和TIO_2制备具有控制的孔结构和表面性能的纳米多孔膜，该纳米膜已被证明是迄今为止生产的，该膜由溶胶方法制备，平均孔径为0.5-5 nm的多孔膜是由溶液方法制备的。有机无机杂交膜是通过修饰后方法进行的，其中首先制备了陶瓷多孔膜，然后使用硅烷偶联剂疏水了孔的内表面，并使用盐水溶液使用与疏水物组的烷基制备疏水性溶液。特别是，今年我们使用TEOS和MTE详细研究了疏水性溶胶（ME-SIO2）SOL的制备条件，并成功控制了浓度和TEOS/MTES比率，以控制高达1 nm的疏水孔。（2）使用纳米孔隙法测量方法测量了纳米方膜和膜材料以评估膜孔的纳米大小，孔直径为0.5至50 nm。通过测量涂层膜中各种溶剂的接触角，据揭示了ME-SO2的临界表面自由能为35-20 J/m^2，并且可以通过己烷进行完全润湿，因此，通过对水和己烷进行纳米质量测量测量，可以对纳米的含量进行纳米的水平测量。（3）渗透率评估和对分离系统的应用：我们研究了痕量湿度在纳米限制空间中己烷溶剂中的影响，发现Mesio2膜在水分浓度下表现出稳定的渗透通量。此外，评估了平均孔径为1.7 nm的ME-SIO2膜的烷烃溶质的阻断特性，并发现它表现出瀑布的极其渗透性，并且其分子量约为1000。