エポキシ基含有反応性多孔材料の合成と応用

含环氧基反应性多孔材料的合成及应用

基本信息

批准号：
11F01042
负责人：
宇山浩
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

貫通した孔と骨格(材料部分)から構成され、網目状の共連続構造をもつ一体型の多孔体成形体(モノリス)は高い通気性・通液性、高強度、高比表面積、軽量といった特性を示すため、次世代型多孔材料として注目されている。代表者は先に、ポリメタクリル酸メチルをはじめとするアクリル樹脂から熱誘起相分離法によりモノリスの簡便な作製技術を開発している。本研究ではモノリスの作製条件を詳細に検討し、分子量が骨格径、孔径の制御に重要なパラメーターとなることを見出した。次にポリアクリロニトリル(PAN)のモノリス化を検討した。DMSOと水の混合溶媒中で相分離を誘起させることでモノリスを得た。次にPAN多孔体をヒドロキシルアミンのメタノール溶液中で加熱し、多孔体の骨格表面のシアノ基をアミドキシム化した。得られたアミドキシム化PAN多孔体を金属イオン溶液に浸し、溶液の濃度変化を観測したところ、様々な金属に対して高い吸着能を有していることがわかった。さらに、これを用いてフィルターを作製し、金属イオン溶液を通した際の金属の捕捉能を評価した。その結果、アミドキシム化PAN多孔体では、高速通液条件下でも効率よく金属を除去することが可能であった。これらのことより、本多孔体は新たな分離吸着材料として有用であることが示された。また、PAN多孔体を空気中230℃で1時間、続けて二酸化炭素/アルゴン雰囲気中900℃で2時間加熱したところ、微細なネットワーク構造を有する炭素多孔体が得られた。この炭素多孔体は1000m^2/g以上の非常に大きな比表面積を有していた。

由贯穿孔和骨架（材料部分）组成的、具有网状共连续结构的一体式多孔成型体（整体），具有高透气性、透液性、高强度、高比表面积等性能因此，它作为下一代多孔材料而受到关注。该代表此前开发了一种简单的技术，利用热致相分离技术，利用聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸树脂制造整料。在本研究中，我们详细研究了整体式生产条件，发现分子量是控制骨架直径和孔径的重要参数。接下来，我们研究了聚丙烯腈（PAN）的整体化。通过在 DMSO 和水的混合溶剂中诱导相分离获得整体料。接下来，将多孔PAN材料在羟胺的甲醇溶液中加热，将多孔材料骨架表面的氰基转化为偕胺肟。将所得偕胺肟化PAN多孔材料浸入金属离子溶液中，观察溶液浓度的变化，发现其对多种金属具有高吸附能力。另外，使用该材料制作过滤器，评价通过金属离子溶液时的金属捕捉能力。因此，即使在高速液流条件下，偕胺肟化PAN多孔材料也能够有效去除金属。这些结果证明本发明的多孔材料可用作新的分离/吸附材料。此外，当将PAN多孔材料在空气中于230℃加热1小时，然后在二氧化碳/氩气氛中于900℃加热2小时时，获得具有精细网络结构的碳多孔材料。这种多孔碳材料具有非常大的比表面积，超过1000m^2/g。