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

• 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

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。

In recent years, the earth warming や environmental pollution の た め に に の water resources shortage of the world に す seaborne が strong ま る suspense っ て お り, seawater や others 々 な contaminated water の incorporated が very に important な な subject of social に な り つ つ あ る. グ ラ フ ェ ン を は じ め と す る は secondary yuan material surface area が extremely め て big き い こ と か ら, this eset へ の 応 with が expect さ れ て い る. こ れ ま で の research か ら acidification グ ラ フ ェ ン や disulfide モ リ ブ デ ン な ど の secondary yuan material か ら な が る membrane, water の incorporated the に could で あ る こ と が report さ れ て い る が, secondary yuan material の separation membrane の や &broom royal が difficult し く, very な characteristics が ら れ て い な か っ た. This study で は, separation membrane を 専 door と す る special foreigner researcher と の joint research に よ り, secondary yuan material に づ く secondary yuan を makes し separation membrane, water の incorporated を center と す る environment eset に 応 with し て い く こ と を purpose と し を line っ て research た. In the same way, 々な was prepared and 検 was treated, then hexagonal crystal nitrized ホウ (h-BN) <s:1> laminated membrane を water <s:1> purification に応 was carried out, and する とに とに とに was used to take the group of んだ. Never try sex の h - BN は, chemical に stability で, グ ラ フ ェ ン と different な り high-temperature で も acidification さ れ る こ と な く, さ ら に を have polarity し て い る こ と か ら molecular の sorption に も optimum し て い る か ら で あ る. This study に お い て ultrasound dispersing device and telecentric separator, そ し て ろ device を whole え, h - BN の stripping film か ら な る separation membrane を cropping し た. こ の h - BN を に dispersed in organic solvent し, ろ す る こ と で thick さ が 0.35 ~ 5 ミ ク ロ ン の thick さ の h - BN の フ ィ ル タ ー を have る こ と が で き た. の そ し て こ れ ら の membrane separation properties を, メ チ ル オ レ ン ジ や ビ ス フ ェ ノ ー ル な ど three molecular を の pollution with い て beg し 検 た results, h - BN は, high water い の permeability を し, か つ pollution molecular に し seaborne て な good sorption characteristics を shown す こ と に successful し た. Youdaoplaceholder0, pHが, low <s:1> aqueous solution で, よ また, high <s:1> separation can を show す, す, と, and <s:1> reveal た. BN combining の polarity や water element combination, influence の そ し て h - BN の high stripping piece の い surface と エ ッ ジ の is に よ る も の と exam え ら れ る. こ の h - BN は separation membrane, acid や ア ル カ リ solution in の で も degradation が ほ と ん ど な く, environment by using に し た separation membrane と し て extremely め て could で あ る こ と を shown す こ と が で き た.

项目成果

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）

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

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

• 发表时间: 2019
• 作者: 小山奏汰;都築誠二;下位幸弘;荒井俊人;長谷川達生;松田巌;吾郷浩樹
• 通讯作者: 吾郷浩樹

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

• 发表时间: 2018
• 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

Nanotechnology Based Platforms for Efficient Water Desalination

基于纳米技术的高效海水淡化平台

• DOI: 10.1016/j.desal.2018.11.011
• 发表时间: 2019
• 期刊: Desalination
• 影响因子: 9.9
• 作者: Das Rasel;Khayet Mohamed
• 通讯作者: Khayet Mohamed