第1部 ゾルゲル法による無機及び有機-無機ハイブリッド二酸化炭素分離膜の作製とその特性評価

(2022年10月11日 10:00〜11:30)

　本講座は、ゾル-ゲル法の基礎と有機-無機ハイブリッド材料の基礎を学び、無機及び有機-無機ハイブリッド二酸化炭素 (CO2) 分離膜の作製とその特性評価について理解することを趣旨としている。
　様々なCO2分離膜が世界中で研究・開発されているが、ここでは、ゾル-ゲル法による無機及び有機-無機ハイブリッドCO2分離膜に絞り、解説することを主題としている。

1. ゾル-ゲル法の基礎
   1. ゾル-ゲル法とは
   2. ゾル-ゲル法の反応
   3. 触媒の影響
   4. ゾル-ゲル法の特徴
2. 有機-無機ハイブリッド材料の基礎
   1. 有機-無機ハイブリッド材料とは
   2. 有機-無機ハイブリッド材料の種類
   3. 有機-無機ハイブリッド材料の特徴
3. シリカキセロゲル二酸化炭素 (CO2) 分離膜
   1. 研究概要
   2. 目的
   3. 実験方法
   4. 結果と考察
   5. まとめ
4. アミノ基を有する有機-無機ハイブリッドCO2分離膜
   1. 研究概要
   2. 目的
   3. 実験方法
   4. 結果と考察
   5. まとめ
• 質疑応答

第2部 気体透過・分離性に優れたポリマー系ハイブリッド膜の設計

(2022年10月11日 12:10〜13:40)

　近年、切迫する地球環境問題ならびにエネルギー資源問題を解決するために、気体を分離・精製する技術に注目が集まっています。特に膜分離法は、分離プロセスが簡便なため、設備のメンテナンスが容易であり、ランニングコストを抑えることが出来ます。また、設備の小型化が可能である一方、分離膜モジュールの増設によって、スケールアップにも容易に対応できるメリットがあります。
　本講演では、気体透過・分離性に優れたポリマー系ハイブリッド膜の設計について、気体透過・分離機構、マトリックスポリマーの種類、ハイブリッド化手法等を、実際の研究事例を交えながら紹介します

1. ポリマー系気体分離膜の概要
   1. 気体分離手法の種類
   2. 膜分離法の用途展開
   3. ポリマー系膜材料の気体透過・分離メカニズム
2. ポリマー系ハイブリッド膜の作製
   1. マトリックスポリマーの種類
   2. 有機-無機ハイブリッド化手法
3. ポリマー系ハイブリッド膜の気体透過・分離性
   1. 微粒子分散法
   2. ゾル-ゲル法
4. ポリマー系ハイブリッド膜の課題と展望 (まとめ)
• 質疑応答

第3部 CO2分離に向けた多孔性ナノ粒子とポリマーのハイブリッド膜の設計

(2022年10月11日 13:50〜15:20)

　2050年のカーボンニュートラル社会の実現に向け、温室効果ガスであるCO2の回収および有効利用がますます重要な取り組みになります。
　本講座では、CO2削減に貢献するCCSまたはCCUに共通するCO2回収技術としての高分子膜分離技術について解説する。特に、近年の研究対象のひとつである高分子ハイブリッド材料の特長や研究動向、さらには実用化において重要な実ガスに含まれる少量成分の影響について解説する。

1. はじめに
   1. 地球温暖化
   2. 地球温暖化対策
   3. 二酸化炭素回収貯留技術 (CCS) 、有効利用技術 (CCU)
   4. 二酸化炭素回収技術
   5. 高分子膜分離技術
   6. 高分子膜分離材料に求められる特性と課題
2. 高分子ハイブリッド材料
   1. 高分子ハイブリッド材料の特長
   2. 高分子ハイブリッド材料の課題
   3. 高分子ハイブリッド材料の作製
   4. 高分子ハイブリッド材料の構造観察
   5. 高分子ハイブリッド材料の単ガスの気体透過・分離性能
   6. 高分子ハイブリッド材料の気体透過機構
   7. 高分子ハイブリッド材料の実ガスに含まれる少量成分の影響 (水蒸気)
   8. 高分子ハイブリッド材料の実ガスに含まれる少量成分の影響 (酸性ガス)
3. まとめと展望
• 質疑応答

第4部 分子シミュレーションによるMixed Matrix膜のCO2分離機構の解明と理論設計

(2022年10月11日 15:30〜16:30)

　CO2分離膜として注目されるMixed Matrix膜について、透過理論に基づく解析方法を解説するとともに、分子シミュレーションによる分離機構の研究、透過現象の研究について紹介します。Mixed Matrix膜の特徴を分子レベルで理解し、CO2分離膜としての可能性を理論的に見通すための基礎と最先端の研究を紹介します。

1. Mixed Matrix膜の概要
   1. 膜によるCO2分離プロセス
   2. 分離膜の種類と特徴
   3. MMM膜の特徴
   4. フィラーの種類と分離特性
2. Mixed Matrix膜の解析的透過モデル
   1. 分離機構
   2. 透過モデルの概要
   3. 透過モデルの解析式
3. 分子シミュレーションによる解析手法
   1. 分子シミュレーションの方法論
   2. 膜透過の分子シミュレーション手法
   3. 膜透過特性の推算方法
4. Mixed Matrix膜の分子レベルでの透過機構
   1. 吸着機構の分子シミュレーション
   2. 拡散機構の分子シミュレーション
   3. Mixed Matrix膜の分子シミュレーション
   4. 透過パスと膜性能
• 質疑応答