Zeolite
Zeolite membranes
ゼオライトは規則的な細孔と大きな細孔容積持つため膜材料だけでなく，触媒，吸着剤として幅広い応用がなされております．その規則的な細孔径から，分子をふるいわけして分離をすることができます． 我々は，特に環境問題，エネルギー問題の解決のため，二酸化炭素や水素の分離などを試みています．
- Sepr. Purif. Technol. 199 (2018) 298-303
- Micropor. Mesepor. Mater. 292 (2020) 109798
- J. Jpn. Petro. Inst. 61 (2018) 263-271
Zeolite Synthesis and adsorption
ゼオライト膜を合成するためには，ゼオライト自身の成長過程を理解することが必要です．膜分離の応用を追い求めるだけでなく，基礎的な研究も行います． また，膜の透過は物質が膜に吸着し，膜の細孔内を拡散することで行われます．特に吸着は細孔径と物質の大きさや膜と物質の親和性によって決まります．膜の透過機構の解明のため，吸着剤としての利用も視野に入れ，吸着過程も詳細に評価します．
- Mesopor. Macropor. Mater 273 (2019) 243-248
- J. Colloid. Inter. Sci. 388 (2012) 185-190
Organo-silica
Pervoporation
シリカはそのアモルファスネットワークを利用した数ナノメートルから界面活性剤などの分子集合体を鋳型として数十ナノメートルまで細孔を容易に制御できます．また，カップリング処理することで，疎水性官能基を付与することも容易です．
我々は，この疎水性シリカ膜を使って，医薬や化学工場から排出される水中に含まれる有機物を分離回収する技術の開発に取り組んでいます．
- Desalination and Water Treatment 143 (2019) 17-23
- J. Membr. Sci. 548 (2018) 66-72
- J. Membr. Sci. 514 (2016) 458-466
Nanofiltration
ろ過は昔から行われてきた最も単純な分離プロセスの一つです．その中で，１〜２ナノメートルの物質をろ過できるものをナノろ過と呼びます．環境負荷の低減や資源の再利用が求めらてており，医薬，化学製造プロセスでこのナノろ過が注目さています．我々は，従来の高分子膜では適用が困難であった有機溶媒ナノろ過にこの疎水性シリカ膜の適用を試みています．疎水性シリカの緻密な細孔制御やグラフェンなどの層状化合物との複合化により，新しいナノろ過膜を創出します．
Hollow fiber
Ceramic hollow fiber
我々は代表的なアルミナをはじめ，酸化亜鉛，イットリア安定化ジルコニア，シリカなど様々なセラミックスを用いた多孔質中空糸の合成に成功しています．セラミック以外ではステンレスの多孔質中空糸の合成も可能です。このステンレス中空糸は曲げることもできます。また、断面形状を様々な形に制御することができます。セラミック中空糸はそれ自身で精密ろ過、限外ろ過への応用も可能です。また、ガス分離やナノろ過など分離膜の支持体としてだけでなく、吸着剤や触媒しての応用が期待できます。
Convert to Functional Materials
一般的なセラミック中空糸は高温度で焼結させることによって調製されます．ゼオライトなどの規則的な構造を持つセラミックスは高温度で焼結する前にその結晶構造が壊れてしまいます．高分子にゼオライトを混ぜて中空糸を作る方法が一般的ですが，それでは高い耐熱性や耐薬品性を持つゼオライトの特徴を活かしきれません．我々はシリカを無機バインダーとしてオールセラミックゼオライト多孔質中空糸の合成に成功しました．
また、セラミック中空糸の機能性材料への直接転換も試みています。例えば，アモルファスシリカはゼオライトへの転換が報告されており，我々もアモルファスシリカ中空糸からCHA型ゼオライト中空糸の合成に成功しています．現在は，様々な金属酸化物中空糸から機能性材料への転換も試みています．