層状ケイ酸塩を利用したゼオライトナノシートの層厚制御と分離膜への応用

使用层状硅酸盐控制沸石纳米片的层厚度及其在分离膜中的应用

• 批准号: 18J22738
• 负责人: 小池 正和
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Waseda 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: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J22738/
• 关键词: 層状ケイ酸塩; ゼオライト; 層間縮合; ナノシート; 分離膜

本研究では、層状ケイ酸塩からゼオライトへの構造転換(層間縮合)の過程を制御することで、層厚が制御されたゼオライトナノシートを作製し、分離膜材料に資するゼオライトナノシート作製法の確立を目指している。本年度は、ゼオライトナノシートの作製に関連する2種の検討を行った。1) 層状ケイ酸塩RUB-15への銅イオンの導入と加熱処理に伴う縮合挙動の調査昨年度は用いる層状ケイ酸塩として、RUB-15と層状オクトシリケートを選定し、積層制御のための層間ゲスト種として、有機分子だけでなく金属種を導入することを試みた。今年度はRUB-15の系において、層間への銅イオンを導入と、その後の加熱処理によりゼオライト化を行う検討に注力し、本系のより詳細な分析のため、in situ加熱XRD測定を行った。その結果、昇温に伴ってRUB-15の層間隔が縮小し、通常の層間縮合反応温度よりも数百度高い温度領域にて、ゼオライト由来のピークが出現した。その後、銅イオンは酸化銅への変化を経由して金属銅へと還元されていることも確認した。よって、層間の銅イオンが層間縮合反応の進行に影響を与えている可能性があり、縮合の制御に向けた重要な知見が得られた。2) 層状オクトシリケートのスクロール化昨年度、層状オクトシリケートの層間に長鎖界面活性剤を導入し、有機溶媒中でソルボサーマル処理を行うことで層が巻く(スクロール)挙動を発見した。今年度、この現象を詳細に分析したところ、電子顕微鏡観察より、層状ケイ酸塩の最外表面から層が剥離・スクロール化するだけでなく、層の内部からも剥離・スクロール化が進行していることが示唆された。さらに、層状ケイ酸塩-ゼオライトナノシート複合体の剥離にもこの手法を適用し、剥離が進行した可能性があるが、分析・解釈が不十分のため、来年度も継続してゼオライトナノシートの作製に関する研究を推進する予定である。

This study で は, layered ケ イ acid salt か ら ゼ オ ラ イ ト へ の structure planning process in between layers (condensation) の を suppression す る こ と で, thick が suppression さ れ た ゼ オ ラ イ ト ナ ノ シ ー ト を cropping し, separation membrane materials に endowment す る ゼ オ ラ イ ト ナ ノ シ ー ト method for の establish を refers し て い る. This annual は, ゼ オ ラ イ ト ナ ノ シ ー ト の cropping に masato even す る two の 検 line for を っ た. 1) layered ケ イ acid salt RUB - 15 へ の copper イ オ ン の import と heating 処 Richard に with う condensation 挙 dynamic annual は の investigation yesterday with い る layered ケ イ acid salt と し て, RUB - 15 と layered オ ク ト シ リ ケ ー ト を し selected, horizon royal の た め の interlayer ゲ ス ト kind と し て, organic molecules だ け で な く metal kind of を import す る こ と を try み た. Our は RUB - 15 の に お い て, interlayer へ の copper イ オ ン を import と, そ の の after heating 処 Richard に よ り ゼ オ ラ イ ト change line を う に 検 please note し, this is の よ り な detailed analysis の た め, heating in situ XRD measurement line を っ た. そ の results and warming に っ て RUB - 15 の narrow interval が し, usually の layer between the condensation temperature anti 応 よ り も high number of baidu い temperature field に て, ゼ オ ラ イ ト origin の ピ ー ク が appear し た. そ の, copper after イ オ ン は acidic copper へ の variations change を 経 by し て copper へ と also yuan さ れ て い る こ と も confirm し た. よ っ て, interlayer の copper イ オ ン が interlayer condensation anti 応 の を に impact and え て い る possibility が あ り, condensation の suppression に to け た important な know see が ら れ た. 2) layered オ ク ト シ リ ケ ー ト の ス ク ロ ー ル last year, the layered オ ク ト シ リ ケ ー ト の interlayer interface active tonic を に long locks into し, organic solvent で ソ ル ボ サ ー マ ル 処 Richard を line う こ と で layer が 巻 く (ス ク ロ ー ル) 挙 dynamic を 発 see し た. This year, こ の phenomenon を に detailed analysis し た と こ ろ, electronic 顕 micromirror 観 examine よ り, layered ケ イ acid salt の most outside surface か ら が layer stripping, ス ク ロ ー ル change す る だ け で な く, layer の internal か ら も stripping, ス ク ロ ー ル is changed to し が て い る こ と が in stopping さ れ た. さ ら に, layered ケ イ acid salt - ゼ オ ラ イ ト ナ ノ シ ー ト complex の stripping に も こ の が を applicable し, divestitures し た possibility が あ る が, analysis, solution 釈 が not quite の た め, to annual も 継 続 し て ゼ オ ラ イ ト ナ ノ シ ー ト の cropping に masato す を る research advance す る designated で あ る.

项目成果

Chemical design of layered silicates

层状硅酸盐的化学设计

• 发表时间: 2018
• 作者: Masakazu Koike;Yusuke Asakura;Kazuyuki Kuroda
• 通讯作者: Kazuyuki Kuroda

Ruhr University Bochum(ドイツ)

波鸿鲁尔大学（德国）

鎖状ケイ酸塩の低温での酸処理

链状硅酸盐的低温酸处理

• 发表时间: 2019
• 作者: 小松礼佳;小池正和;新井貴子;長田師門;朝倉裕介;和田宏明;下嶋敦;黒田一幸
• 通讯作者: 黒田一幸

かご型シロキサンをピラーとして用いた層状オクトシリケートの多孔体化

使用笼状硅氧烷作为支柱使层状八硅酸盐多孔

• 发表时间: 2019
• 作者: 岡洋介;小池正和;佐藤尚人;和田宏明;下嶋敦;黒田一幸
• 通讯作者: 黒田一幸

Cu2+含有層状ケイ酸塩RUB-15からのsodaliteの作製

含Cu层状硅酸盐RUB-15制备方钠石

• 发表时间: 2018
• 作者: 坂井梨花;小池正和;下嶋敦;和田宏明;黒田一幸
• 通讯作者: 黒田一幸