次元性を超えたナノカーボン材料の制御合成と応用研究

超维度纳米碳材料的可控合成及应用研究

基本信息

批准号：
18F18055
负责人：
吾郷浩樹
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-07-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18055/
关键词：
水質浄化六方晶窒化ホウ素グラフェン分離膜水浄化ろ過

项目摘要

近年、地球温暖化や環境汚染のために世界的に水資源の不足に対する懸念が強まっており、海水や様々な汚染水の浄化が非常に重要な社会的な課題になりつつある。グラフェンをはじめとする二次元物質は表面積が極めて大きいことから、本分野への応用が期待されている。これまでの研究から酸化グラフェンや二硫化モリブデンなどの二次元物質からなる膜が、水の浄化に有望であることが報告されているが、二次元物質の分離膜の作製や制御が難しく、十分な特性が得られていなかった。本研究では、分離膜を専門とする外国人特別研究員との共同研究により、二次元物質に基づく二次元分離膜を創出し、水の浄化を中心とする環境分野に応用していくことを目的として研究を行った。様々な予備検討の後、六方晶窒化ホウ素（h-BN）の積層膜を水の浄化に応用することに取り組んだ。絶縁性のh-BNは、化学的に安定で、グラフェンと異なり高温でも酸化されることなく、さらに極性を有していることから分子の吸着にも適しているからである。本研究において超音波分散装置、遠心分離器、そしてろ過装置を整え、h-BNの剥離膜からなる分離膜を作製した。このh-BNを有機溶媒中に分散し、ろ過することで厚さが0.35～5ミクロンの厚さのh-BNのフィルターを得ることができた。そしてこれらの膜の分離特性を、メチルオレンジやビスフェノールなど３種の汚染分子を用いて検討した結果、h-BNは、高い水の透過性を有し、かつ汚染分子に対して良好な吸着特性を示すことに成功した。また、pHが低い水溶液で、より高い分離能を示すことも見出した。BN結合の極性や水素結合の影響、そしてh-BNの剥離片の高い表面積とエッジの存在によるものと考えられる。このh-BN分離膜は、酸やアルカリ溶液の中でも劣化がほとんどなく、環境利用に適した分離膜として極めて有望であることを示すことができた。

近年来，由于全球变暖和环境污染的不足，人们对全球缺乏水资源的关注一直在增长，并且净化海水和各种受污染的水正在成为一个非常重要的社会问题。由于二维材料（例如石墨烯）的表面积非常大，因此预计将应用于该领域。先前的研究报告说，由二维材料（例如氧化石墨烯和钼二硫化物）制成的膜有望用于水纯化，但很难准备和控制二维材料的分离膜，并且尚未实现足够的特性。在这项研究中，我们进行了研究，目的是通过共同的研究人员根据二维材料创建二维分离膜，专门研究分离膜，并将其应用于环境领域，主要是水纯化。经过各种初步研究，我们致力于将层压的六角硼（H-BN）膜应用于水纯化。这是因为绝缘H-BN在化学上是稳定的，并且与石墨烯不同，它在高温下不会被氧化，并且更加极性，使其适合于分子的吸附。在这项研究中，准备了超声分散装置，离心机和过滤装置，以制备由H-BN释放膜组成的分离膜。该H-BN分散在有机溶剂中，并过滤以获得厚度为0.35至5微米的H-BN的过滤器。使用三种类型的污染分子（例如甲基橙和双酚）检查了这些膜的分离特性，结果，H-BN具有高水的渗透性，并且具有极好的吸附性能，可抗污染分子。还发现，在低pH值的水溶液中表现出更高的分辨率。人们认为，这是由于BN键的极性以及氢键的影响以及高表面积以及H-BN条带的边缘的存在。该H-BN分离膜即使在酸和碱性溶液中也几乎没有恶化，并且表明它是一种适合在环境中使用的分离膜，这是非常有希望的。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Inorganic scaling in reverse osmosis (RO) desalination: Mechanisms, monitoring, and inhibition strategies

反渗透 (RO) 海水淡化中的无机结垢：机制、监测和抑制策略

DOI：
10.1016/j.desal.2019.07.005
发表时间：
2019-10-15
期刊：
DESALINATION
影响因子：
9.9
作者：
Liu, Qian;Xu, Guo-Rong;Das, Rasel
通讯作者：
Das, Rasel

九州大学グローバルイノベーションセンター（吾郷研究室）

九州大学全球创新中心（Ago实验室）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Controlled CVD synthesis of high-quality 2D materials for electronic and photonic applications

用于电子和光子应用的高质量 2D 材料的受控 CVD 合成

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Wickramasinghe;J. Yuan;K. Sardashti;M. Dartiailh;W. Mayer;M. Jiang;L. Anh;M. Tanaka;S. Ohya;V. Manucharyan;and J. Shabani;H. Ago
通讯作者：
H. Ago

エピタキシャルCVD法に基づく高品質二次元材料の創製と応用開発に向けた取り組み

致力于基于外延CVD法的高质量二维材料的创造和应用开发