表題番号：2004A-181
日付：2006/03/25
研究課題チタノシリケートＥＴＳ－４支持膜の開発と窒素／酸素分離特性の検討
| 研究者所属（当時） | 資格 | 氏名 | |
|---|---|---|---|
| （代表者） | 理工学術院 | 教授 | 松方 正彦 |
| （連携研究者） | 理工学部 | 助手 | 稲垣 怜史 |
- 研究成果概要
- ETS-4は結晶性チタノシリケートであり，結晶構造に由来する均一で剛直なミクロ孔を有する。また，Ti原子はETS-4骨格中で4配位と6配位の2種類の配位構造を形成するが，4配位Tiサイトは陽イオン交換サイトとなりうる。ここにNa+，K+，Sr+などのアルカリ金属イオンが交換することで，ETS-4のミクロ孔径を狭めることができ，チッ素・酸素を分子ふるい作用により，分離することが可能となる。本研究では，このような特長をもつETS-4を多孔質支持体上に薄膜化し，チッ素・酸素を膜分離する手法を開発することが目的である。その中で本年度は，粉末のETS-4の調製条件の検討を行った。
ETS-4はSi源としてケイ酸ナトリウム，Ti源として塩化チタンまたはTiアルコキシドを用いる。ただし，用いるTiの種類により，結晶化後に得られる生成物が変わることが知られている。Ti源としてTiブトキシド・モノマーを用いて，SiO2: TiO2: Na2O: H2O: H2O2=1.0: 0.10: 0.65: 67.5: 0.60の組成で原料混合物を調製し，190℃，静置条件下で48時間結晶化を行ったところ，生成物はETS-4であった。ここで原料にH2O2を加えるのは，Tiブトキシドの加水分解を緩やかに進めるためであり，このようにして得られた水酸化チタンモノマーがシリカ源と重合し，結果，ETS-4への結晶化が進行したと考えられる。いっぽう，Ti源に塩化チタンを用いて，SiO2: TiO2: Na2O: H2O: HCl=1.0: 0.30: 1.25: 9.88: 0.32の組成で原料混合物を調製し，190℃で24時間結晶化を行った場合には，結晶性の低いdenseなチタノシリケート相とquartzが生成した。塩酸を用いて塩化チタンを激しく加水分解した場合には，チタネートとシリケートとの重合があまり起こらなかったために，ETS-4が得られなかったと考えられる。
これまでにTi源の加水分解速度を制御することで，再現よくETS-4が得られることが明らかなった。今後はこの手法を用いて，ETS-4を多孔質支持体上への薄膜化を行い，また，得られた薄膜のチッ素・酸素分離試験を行い，高い分離性能を示すETS-4薄膜の開発を進めていく。