多孔性材料による気体の吸着制御

活性炭、ゼオライトなどの多孔体は吸着材として、物質の分離・精製、気体の貯蔵などに広く用いられています。さらに近年は多孔性有機金属錯体などの新しい多孔体が注目され、これらの吸着と応用についても研究されています。 　本講演では、まず代表的な多孔体の幾何学的・化学的な細孔・表面の構造を説明します。そのうえで、多孔体への各種気体分子の吸着メカニズムについて理解するために気体分子 – 細孔表面の相互作用について説明します。気体の吸着性は多孔体の細孔構造・表面の化学組成と気体の化学的な性質に依存するので、これらを理解すれば吸着材の選定・吸着システムの設計に役立ちます。窒素、アルゴン吸着による多孔体の細孔構造 (細孔径分布・細孔容量) の解析法などについても解説します。

1. 吸着の基礎
   1. 吸着とはどのような現象か
   2. 吸着現象の利用
   3. 多孔性材料 (多孔体) と吸着
2. 代表的な多孔体と細孔制御
   1. 多孔体とはどんなものか
   2. 多孔体の細孔について
   3. 多孔化で表面積、細孔容積はどのように変化するか
   4. 細孔径による多孔体の分類
   5. 代表的な多孔体と細孔の制御
      1. 多孔性シリカ
      2. ゼオライト類
      3. 活性炭・活性炭素繊維
      4. 多孔性金属錯体PCP/MOF
3. 分子間相互作用と気体吸着
   1. 物理吸着と化学吸着
   2. 吸着をもたらす固体表面 – 吸着質間相互作用
      1. 非特異的相互作用
      2. 特異的相互作用
   3. 目的物質の選択吸着のための多孔体の細孔構造・表面化学組成の制御
4. 気体吸着実験法と解析
   1. 吸着測定の原理
   2. 吸着等温線
   3. 吸着等温線の解析と吸着理論
      1. 平坦平面への吸着
         • Langmuir理論
         • BET理論
      2. メソ細孔、マクロ細孔への吸着
         • ケルビン式と毛管凝縮
         • メソ細孔分布解析の考え方
           • DH法
           • BJH法
         • NLDFT法
      3. ミクロ細孔への吸着
         • スリット型細孔への吸着 (ミクロ細孔充填)
         • ミクロ細孔の解析
           • t-プロット
           • DRプロット
5. 吸着エネルギーの測定と解析
   1. 吸着の熱力学
   2. 吸着エネルギー測定の原理
   3. 微分吸着エネルギー曲線の解析
   4. 等量吸着熱
6. 多孔性材料の細孔構造、表面構造の制御と気体吸着
   1. 細孔の幾何学的構造を利用した分子吸着性の制御と特性化
   2. 表面化学構造の制御による分子吸着性の制御と特性化
7. まとめ
• 質疑応答