エポキシ基含有反応性多孔材料の合成と応用

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貫通した孔と骨格(材料部分)から構成され、網目状の共連続構造をもつ一体型の多孔体成形体(モノリス)は高い通気性・通液性、高強度、高比表面積、軽量といった特性を示すため、次世代型多孔材料として注目されている。代表者は先に、ポリメタクリル酸メチルをはじめとするアクリル樹脂から熱誘起相分離法によりモノリスの簡便な作製技術を開発している。本研究ではモノリスの作製条件を詳細に検討し、分子量が骨格径、孔径の制御に重要なパラメーターとなることを見出した。次にポリアクリロニトリル(PAN)のモノリス化を検討した。DMSOと水の混合溶媒中で相分離を誘起させることでモノリスを得た。次にPAN多孔体をヒドロキシルアミンのメタノール溶液中で加熱し、多孔体の骨格表面のシアノ基をアミドキシム化した。得られたアミドキシム化PAN多孔体を金属イオン溶液に浸し、溶液の濃度変化を観測したところ、様々な金属に対して高い吸着能を有していることがわかった。さらに、これを用いてフィルターを作製し、金属イオン溶液を通した際の金属の捕捉能を評価した。その結果、アミドキシム化PAN多孔体では、高速通液条件下でも効率よく金属を除去することが可能であった。これらのことより、本多孔体は新たな分離吸着材料として有用であることが示された。また、PAN多孔体を空気中230℃で1時間、続けて二酸化炭素/アルゴン雰囲気中900℃で2時間加熱したところ、微細なネットワーク構造を有する炭素多孔体が得られた。この炭素多孔体は1000m^2/g以上の非常に大きな比表面積を有していた。