MOF/PCPを利用したCO2の分離・回収技術

第1部 金属有機構造体 (MOF) の合成と同定、およびガス分離・貯蔵特性と評価法

(2025年10月3日 10:30〜12:00)

　近年、新しい多孔性素材として注目されている金属有機構造体 (Metal-Organic Framework:MOF、多孔性金属錯体または多孔性配位高分子とも呼ばれる) について、その研究背景や特性、合成法・評価法の基礎について解説するとともに、主に基本的なガス貯蔵・分離特性について紹介します。レゴブロックのように自在に組み上げることができるMOF合成の実際や、利用に関するポイントを知りたいとう方、何から始めたらよいか考えている方にわかりやすくご説明します。

1. 金属有機構造体 (MOF) とは
   1. 多孔性材料について
   2. Metal-Organic Framework (MOF)
   3. MOFの特徴
   4. MOFの一般的な合成法、評価法、注意点について
   5. 典型的なMOFの紹介とその合成法の具体例
   6. MOFの構造・物性データベースについて
   7. MOFの一般的な物理特性・化学特性
   8. 製造コスト試算に関するポイント等
   9. MOFに関する研究開発の世界情勢と企業の取り組みなど
2. MOFを使ったガス貯蔵・分離
   1. MOFのガス吸着特性
   2. MOFによるガス貯蔵
   3. MOFによるガス分離
   4. 「柔軟な」MOFによるガスの分離
   5. MOFを使ったガス貯蔵・分離のポイント
   6. ガス分離膜への応用
• 質疑応答

第2部 MOFを利用したCO2の膜分離技術

(2025年10月3日 13:00〜14:30)

　膜を用いた分離技術は、膜構造と分離対象の組み合わせにより、省エネルギーかつ効率的に対象成分を分離・精製することができる。 　本講座では、特に膜を用いた気体分離膜について、最近の研究開発動向のひとつであるMOFと高分子からなるコンポジット膜について、解説する。

1. 最近の膜分離技術の動向
2. 高分子系膜分離
   1. 高分子系膜分離技術
   2. 研究開発動向
3. MOFを利用した膜分離
   1. MOF
   2. 高分子とMOFとのコンポジット膜 (Mixed Matrix Membrane: MMM)
• 質疑応答

第3部 CO2のみを吸着するフレキシブルMOF/PCPの設計とCO2の分離回収技術

(2025年10月3日 14:45〜16:15)

　多孔性材料による吸着分離は、材料中の微細な細孔における各種ガス間の吸着親和性の違いを利用した分離手法であり、大規模設備を必要としないという利点や、比較的小さなエネルギーでガスの分離や材料の再生が可能であるという特徴がある。 　一方で、多くの多孔性材料において、低濃度のCO2に対する吸着量が低いことや、湿度の影響を受けて性能が落ちやすいといった問題があり、CO2回収への活用が進んでこなかった。これらの課題を解決するためには、選択的にCO2を捕捉する新しい多孔性材料の開発が必要である。 　そこで近年、金属イオンと有機化合物から構築される、多孔性配位高分子 (MOF) という多孔性材料が注目されている。 MOFは高い設計性を持ち、その細孔サイズや化学的性質をデザインして制御できるため、有用なCO2吸着材料を開発できる可能性を秘めている。 さらには、構造柔軟性をデザインして組み入れることが可能であり、それを利用した高い選択性を発現できる。 　本発表では、このMOF材料を用いたCO2吸着材料の開発研究における最近の動向や我々の取組について紹介する。

1. 多孔性材料の開発について
   1. 多孔性材料とは
   2. 多孔性配位高分子 (MOF)
2. MOFによる吸着分離材料の開発
   1. MOFによる選択的CO2吸着材料の設計
   2. 低濃度CO2を選択的に吸着するMOFの開発
3. 構造柔軟性を有するMOFによる吸着分離材料の開発
   1. 構造柔軟性を持つMOFの特徴と設計
   2. 構造柔軟性を持つMOFを利用したCO2分離機能開発
• 質疑応答