Mining technologies

[PY2-85] Development of Gas Separation Membranes using Metal-Organic Frameworks(MOFs)

○Kazuki Wakimoto¹, Hiromu Kusuda¹, Easan Sivaniah¹, Behnam Ghalei¹ (1. Kyoto University)

Keywords:Gas separation, Metal-Organic Frameworks, Gas hydrate, Carbon dioxide Capture and Storage

天然ガスの回収と二酸化炭素貯留(CCS)を同時に達成する手法として、天然ガスハイドレートにおけるCO₂-CH₄置換法が注目を集めている。この方法を実現するためには、CO₂-CH₄置換メカニズムの解明とともに、効率的なガス分離手法の開発が喫緊の課題となっている。そこで、吸収・吸着に基づく既存のガス分離技術に代わり、コストの大幅な低減が見込まれる分離膜法への期待が高まり、実用化に向けての研究開発が近年盛んに行われている。
　本研究では、吸着分離の分野で注目を集めてきた金属有機構造体(MOFs)を、ガス分離膜に適用することに取り組んだ。具体的には、MOFsのなかでも特に安定性に優れたUiO-66を用い、アルミナ支持体上に薄膜形成を行った。また、UiO-66の核生成や結晶成長が支持体表面で起こるよう、支持体表面の細孔径制御や官能基化を施した。さらに、添加剤を加えUiO-66の結晶成長を制御することで結晶の共成長を促し、ガス分離薄膜において欠陥となる結晶粒界の発生を抑制した。作製したガス分離薄膜は、既存の材料に対して約2倍の分離精度を発揮することを実証した。今後はMOFsの分子設計の多様さを活かし、UiO-66誘導体に対しても同様の薄膜を開発することによって、更なる分離性能向上を目指す。