日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 41(1): 9-19 (2024)
doi:10.20731/zeoraito.41.1.9

解説解説

c面配向六方晶酸化タングステン膜の分子ふるい型分離膜としての可能性Potential of C-plane Aligned Hexagonal Tungsten Oxide Film as a Molecular Sieve-type Separation Membrane

1名古屋大学未来社会創造機構マテリアルイノベーション研究所Institute of Materials Innovation, Institutes of Innovation for Future Society, Nagoya University ◇ 〒464–8601 愛知県名古屋市千種区不老町

2名古屋大学工学研究科化学システム工学専攻Department of Chemical Systems Engineering, Graduate School of Engineering, Nagoya University ◇ 〒464–8603 愛知県名古屋市千種区不老町

3ラオス国立大学自然科学部化学科Department of Chemistry, Faculty of Natural Sciences, National University of Laos ◇ 01170 ラオス,ビエンチャン ◇ Laos

4タイ・シンクロトロン光研究所Synchrotron Light Research Institute (Public Organization) ◇ 30000 タイ王国,ナコーンラーチャシーマー ◇ Tailand

受理日:2023年11月10日Accepted: November 10, 2023
発行日:2024年1月30日Published: January 30, 2024
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カーボンニュートラルおよび持続可能な社会の実現に向け,エネルギー消費の大きい分離プロセスの省エネルギー化や資源循環に貢献する分離膜は益々注目されている。その中で,膜材料の検討は分離特性を決定づける重要な研究要素の一つである。分子サイズのミクロ細孔を有する無機結晶(ミクロ多孔無機結晶)は分子ふるいとも呼ばれる有望な分離膜材料である。筆者らは,この分子ふるい型膜材料として新たに六方晶酸化タングステンの可能性を提案してきた。同材料は,結晶のc軸と並行な一軸細孔を有するため,そのc面配向膜は分子ふるい型分離膜として機能すると予想されるが,分離膜材料としては検討されてこなかった。本稿では,筆者らが種々の対策によって緻密なc面配向六方晶酸化タングステン膜の合成に挑戦し,液分離並びにガス分離への適用可否を検討した結果を紹介する。得られた膜は,水/酢酸の混合溶液から水を選択的に分離できることが確認された。また,各種液およびガス分子の透過特性を調査した結果,ミクロ細孔を利用した小分子向けの分子ふるい型分離膜として機能するであろうことを見出した。本発見は膜材料の選択肢拡大に寄与すると期待される。

Separation membranes are attracting increasing attention because they can contribute to realizing a carbon neutral and sustainable society through energy reduction of energy-consuming separation processes and through recycling of resources. Among numerous research elements on this topic, research on membrane materials is one topic of importance because it determines their separation characteristics. A group of inorganic crystals with molecular-sized micropores (microporous inorganic crystals), also called molecular sieves, are promising separation membrane material candidates. Among them, the authors have proposed hexagonal tungsten oxide as a potential molecular sieve-type membrane material. Because this material possesses uniaxial pores parallel to its crystallographic c-axis, c-plane oriented hexagonal tungsten oxide membrane is expected to function as a molecular sieve type-separation membrane; however, its application as a separation membrane material has not been considered. Here, we introduce our recent attempts on challenging to synthesize dense c-plane oriented hexagonal tungsten oxide film, and the experimental results seeking its possibility to apply as liquid/liquid and/or gas/gas separation membranes. The obtained membrane was confirmed to selectively separate water from a water/acetic acid mixture. Furthermore, results on the permeability of various liquids and gas molecules implied that the membrane functions as a molecular sieve-type separation membrane for small molecules through utilization of its micropores. This discovery is expected to contribute to expanding options for membrane materials.

キーワード:六方晶酸化タングステン;ミクロ多孔無機結晶;膜形成;分離膜;分子分離

Key words: hexagonal tungsten oxide; microporous inorganic crystal; membrane formation; separation membrane; molecular separation

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