シリカ系多孔膜のガス分離への応用

大学院工学研究科 金指 正言 准教授産業分類 : 製造業

アピールポイント

 ● サブナノレベルでの精密な細孔径制御により高透過選択性ガス分離膜を開発
 ● 水素,二酸化炭素,有機ガスなど多様な分離系に応じて好適な膜構造を構築可能
 ● CO2/CH4やオレフィン/パラフィン分離性能に優れたフッ素ドープシリカ膜を開発

アピールポイント

 ● サブナノレベルでの精密な細孔径制御により高透過選択性ガス分離膜を開発
 ● 水素,二酸化炭素,有機ガスなど多様な分離系に応じて好適な膜構造を構築可能
 ● CO2/CH4やオレフィン/パラフィン分離性能に優れたフッ素ドープシリカ膜を開発

研究者のねらい

シリカ系多孔膜はサブナノレベルの微細孔を持つことから,分離篩によるガス分離に応用可能である.高い透過選択性の実現には,分離系に応じた精密な細孔径制御が必要である.また,CO2/CH4分離やオレフィン/パラフィン分離のような分子サイズの近接した分離系では,分子ふるい効果に加えて親和性の付与による膜性能の向上が可能である.我々は,ゾル-ゲル法によるシリカネットワークの精密制御技術を駆使して,多様な分離系に応じて好適な膜構造をもつシリカ系多孔膜の開発を行っている.

研究内容

Si原子間に有機架橋基を導入して構造制御を行うスペーサー法では,有機架橋基の炭素鎖長や剛直性により水素分離に好適な緻密膜から,有機ガス分離に好適なルースな構造まで幅広く細孔径制御が可能であることを見出した.シリカネットワークにフッ素を導入したフッ素ドープシリカ膜は,比較的ルースかつ均一な細孔構造を形成することが可能であり,CO2/CH4やC3H6/C3H8分離のような分子サイズ差が小さい分離系において高い分離性能を達成した.シリカネットワークにCO2親和性を示すアミノ基を導入したアミノシリカによるCO2分離膜の開発も行っている.

備考

【論文】 Kanezashi M, Matsutani T, Wakihara T, Tawarayama H, Nagasawa H, Yoshioka T, Okubo T, Tsuru T: ChemNanoMat, 2: 264-267, 2016. Kanezashi M, Matsutani T, Nagasawa H, Tsuru T: J. Membr. Sci., 549: 111-119, 2018.
【知財】 特開2016-203125
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広島大学産学・地域連携推進部 (techrd@hiroshima-u.ac.jp)
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