ナノ構造物を表面に固定した新規機能性膜の開発

开发表面固定纳米结构的新型功能膜

基本信息

批准号：
20656083
负责人：
木村克輝
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20656083/
关键词：
膜処理ナノ構造物カーボンナノファイバーアルミナ膜

项目摘要

水処理各方面で様々な種類の分離膜が導入され始めているが、未だに主流技術とはなりえていない。その主な原因は膜ファウリングに伴う運転コストの増加および溶解性低分子量成分の除去性である。本研究は、ナノスケールでの規則的かつ立体的な構造制御が可能となっているカーボンナノファイバーを分離膜表面に固定することで、従来は考えられなかった新機能を有する分離膜創生を行い、上述した問題の解決を目指すものである。21年度は、平膜状アルミナ多孔体上にカーボンナノファイバーを固定化する条件の最適化を検討し、以下の条件を確立した。平膜状アルミナ多孔体(WhatmanアルミナフィルターAnodisc 25)を0.3M硝酸ニッケルのエタノール溶液に浸し、超音波バス中で10分間超音波処理を行った。そめ後、硝酸ニッケル溶液から平板状アルミナ多孔体を取り出し、この硝酸ニッケル溶液の染み込んだ平板状アルミナ多孔体を300度に加熱している焼成炉に1時間入れ、アルミナ多孔体中の硝酸ニッケルを酸化ニッケルに変換した。その後、この酸化ニッケルを担持した平板状アルミナ多孔体をメタンガス流通下(毎分20ml)、550度で2時間反応させることにより、カーボンナノファイバーを生成させた。この方法により平板状アルミナ多孔体上全てにカーボンナノファイバーを生成させることが出来ることが確認できた

各种类型的分离膜已经开始在水处理的各个领域引入，但尚未成为主流技术。主要原因是与膜结垢相关的运营成本增加以及去除可溶性低分子量成分。这项研究旨在通过固定碳纳米纤维来解决上述问题，从而允许纳米级的定期三维结构控制到分离膜的表面，以创建具有以前无法思考的新功能的分离膜。在2011财年，我们调查了将碳纳米纤维固定在平坦的氧化铝多孔体上的条件的优化，并确定了以下条件。将平坦的氧化铝多孔体（Whatman氧化铝过滤器阳极盘25）浸入乙醇中的0.3m镍硝酸盐溶液中，并在超声浴中进行超声处理10分钟。此后，将板状的氧化铝多孔材料从硝酸镍溶液中取出，并将浸入镍硝酸盐溶液中的板状氧化铝多孔材料放在加热至300摄氏度的钙炉中，并将镍硝酸盐的镍含量在铝酸盐材料中的镍含量转换为镍含量。之后，将带有镍氧化镍的板状多孔材料在550℃下反应2小时，在甲烷气体流量（每分钟20 mL）下，从而产生碳纳米纤维。已经证实，通过这种方法，可以在所有板状氧化铝多孔物体上生产碳纳米纤维。