廣田G / Hirota G

nm・μmスケールでの構造・形状制御による無機・有機材料の高機能化から膜分離、触媒反応､反応分離プロセス応用へ

近年顕在化してきている資源・エネルギー問題、地球環境問題の解決に向けて、化学品製造プロセスのより一層のエネルギー効率向上、資源有効利用の重要性が増しています。
私たちは、規則的ナノ空間をもつゼオライト、特異な物質溶解能をもつイオン液体などに着目し、その構造と形状をnｍ・μmスケールで制御し、『分子を分ける膜』、『変換する触媒』、そして『反応と分離の融合操作』としての利用法の開発について研究を行っています。

研究紹介

Si-O-骨格を有するイオン液体膜/Siloxane Framework containing Ionic Liquid Membrane

イオン液体は難揮発性、耐熱性、特異な物質溶解能を示す機能性の液体材料です。私たちは特に、イオン液体の分子構造を側鎖にもつSiアルコキシドに着目し、これらを重合して得られるSi-O-のシロキサン骨格を有するイオン液体（分子レベルでの無機とイオン液体の複合材料）を素材とし、親和性の違いを利用する分離膜の開発に取り組んでいます。
これまでに、無機・有機ガスからの水蒸気・有機蒸気の回収、有機液体混合物の分離に成功しています。
Ionic liquids exhibit advantageous physical and chemical properties, such as negligible vapor pressure, thermal stability, and unique material solubility. We have developed siloxane framework containing ionic liquid membranes from ionic alkoxysilanes, and applied to affinity-based separation, such as (1) steam and organic vapors recovery from inorganic and organic gases, and (2) organic liquid mixtures.

テーマ/Theme

• 水蒸気や有機蒸気の回収/Selective recovery of steam and organic vapors（Link：1 、2 ）
• 有機液体混合物の分離/Separation of organic liquid mixtures（Link：1）
• 蒸気輸送法による新しい膜作製法の開発/Development of a new membrane preparation method（Link：1)

ゼオライト膜/Zeolite Membrane

結晶性の多孔質材料であるゼオライトは、均一なミクロ孔やカチオン交換能などを有します。私たちはゼオライトのもつ特徴を活かし、分子の大きさの違い、あるいは親和性の違いを利用する分離膜として研究開発に取り組んでいます。
Zeolites are crystalline porous materials with uniform micropores and cation exchange capacity. We are working on research and development of (1) molecular sieving and (2) affinity-based separation membranes that take advantage of the characteristics of zeolites.

テーマ/Theme

• 含水有機溶媒からの脱水/Dehydration of organic solvents（Link：1 ）
• ガス分離/Gas separation（Link：1 、2 ）
• New!中高温の水蒸気回収/Steam recovery at mid and high tempertaure（Link：1）

ゼオライト触媒/Zeolite Catalyst

ゼオライトが内包するプロトン（H⁺）は、ブレンステッド酸として機能します。私たちはCO₂から合成可能なメタノールや、バイオマスから合成可能かつ、利用用途が少なく供給過多なアセトンを主な原料とし、低級オレフィン（C₂-C₄アルケン）、ベンゼン・トルエン・パラキシレン（BTpX）を合成する反応をターゲットとし、ゼオライト触媒の酸性質や形状の制御、また異種金属導入により高性能の触媒の開発を通じ、カーボンニュートラル、資源有効利用への貢献を目指しています。
The protons (H⁺) contained in zeolites function as Brønsted acids. We are targeting the synthesis of light olefins, benzene, toluene, and para-xylene from methanol, and acetone. We aim to contribute to carbon neutrality and effective use of resources by developing high-performance zeolite catalysts through controlling the acid properties and morphology of zeolite catalysts, and introducing heterogeneous metals.

テーマ/Theme

• メタノールからの低級オレフィン合成/Methanol-to-Olefins reaction（Link：1 ）
• アセトンからの芳香族炭化水素合成/Acetone-to-Aromatics reaction（Link：1 ）

研究設備

分離膜評価装置

分離膜の性能評価に。

常圧固定床流通型反応装置

触媒の性能評価に。

SEM/EDS

膜や触媒の直接観察、元素分析に。

ATR-IR

イオン液体などの分析に。