ZIFフラグメントを利用したゼオライトの新規細孔径・親和性制御技術の確立

利用 ZIF 片段建立新型沸石孔径和亲和力控制技术

• 批准号: 21K18836
• 负责人: 荒木 貞夫
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Kansai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18836/
• 关键词: ゼオライト; ZIF; 細孔制御; イミダゾール; 膜分離

本研究のコンセプトはゼオライト膜の細孔の壁面にイミダゾール誘導体を導入することにより、細孔の実効サイズのコントロールとイミダゾール誘導体の配位子を変更することにより目的に応じて、細孔径や親和性を細かに制御することである。本年度は、10員環の細孔を持つNa型ZSM-5（Na-ZSM）膜、12員環の細孔を持つNa型FAU（Na-FAU）膜を調製した。ZSM-5膜のSi/Al比は約10であり、約3μmの膜厚であった。単成分ガス透過試験を実施したところ、H2とSF6の透過係数比が約500であり、緻密なZSM-5を調製することができた。Na-FAU膜においては、Si/Al比を約1.4と約1.9を調製し、10wt％水/IPAの浸透気化分離において、透過側でのIPA濃度は検出限界値以下であった。分離係数として、10,000以上であり、緻密なNa-FAU膜を調製できた。Na-ZSM-5をZnにイオン交換したところ、N2の透過係数が低下した。一方、2-メチルイミダゾール処理するとさらにH2の透過係数までも低下した。したがって、イミダゾール処理法の最適化や，カチオン種による有効細孔径制御の検討を行う。また、Si/Al比が1.4のNa-FAU膜において、粉末で検討した同条件でZnイオン交換を行ったところ、HeやSF6の透過係数が大きく増加した。この結果より、イオン交換条件が数μmのNa-FAU層に対しては適切ではないことが確認された。そこで、イオン交換条件の濃度および温度を検討した結果、Si/A比1.4および1.9において大きく気体の透過係数が変化しない条件を見出した。現在、ZIFフラグメント修飾を行っている段階であり、今後、気体透過特性がどのように変化するかを把握する。

In this study, the introduction of the inducer into the wall of the pore of the pore membrane was carried out. This year, the 10-membered ring pore structure was modified by Na-type ZSM-5 (Na-ZSM) film, and the 12-membered ring pore structure was modified by Na-type FAU (Na-FAU) film. Si/Al ratio of ZSM-5 film is about 10 μ m and film thickness is about 3μm. The transmittance ratio of H2 to SF6 is about 500. The transmittance ratio of ZSM-5 is about 500. Na-FAU film temperature, Si/Al ratio about 1.4 ~ 1.9 ~ modulation, 10wt% water/IPA permeation and chemical separation, transmission side IPA concentration below the threshold value. The separation coefficient is more than 10,000, and the dense Na-FAU film is modulated. Na-ZSM-5 has a low transmittance for Zn and N2. The transmission coefficient of H2 is lower than that of H2. The optimization of the micro-aperture control method is discussed in detail. The Si/Al ratio of Na-FAU film is 1.4, and the transmission coefficient of He and SF6 increases greatly under the same conditions. The result is that the exchange condition is several μm and the Na-FAU layer is appropriate. For example, the Si/A ratio of 1.4 to 1.9 was determined by the concentration and temperature of the exchange conditions. Now, ZIF, the transmission characteristics of the gas phase, the future, the transmission characteristics of the gas phase.