JP6131081B2 - ORGANIC-INORGANIC COMPOSITE, STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING ORGANIC-INORGANIC COMPOSITE - Google Patents
ORGANIC-INORGANIC COMPOSITE, STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING ORGANIC-INORGANIC COMPOSITE Download PDFInfo
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Description
本発明は、有機無機複合体、構造体及び有機無機複合体の製造方法に関する。 The present invention relates to an organic-inorganic composite, a structure, and a method for producing the organic-inorganic composite.
従来、有機無機複合体としては、シリカマトリックス構造を有する無機マトリックス中にポリスチレンが分散された構造を有し、無機マトリックスのシリカゲル成分が有するフェニル基と、ポリスチレンのフェニル基との間にフェニル基−フェニル基相互作用を有するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この有機無機複合体では、高分子光導波路や他の光集積回路用材料に使用可能な低光損失を有し、精密な屈折率制御が可能であるとしている。また、有機無機複合体としては、陽イオン交換基を有する重合体によってシリカなどの無機粒子が被覆されており、陽イオン交換基の対イオンがカルシウムなどのアルカリ土類金属イオンであるものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。この有機無機複合体では、より高い防錆性を有し防錆効果の安定性、持続性にも優れたものとすることができるとしている。また、有機無機複合体としては、スルホン酸変性ポリスチレンからなる有機ポリマーと、テトラメトキシシランから作製されるシリカを主成分とする無機物とを含み、アミノ基を導入したシリカを用いて、有機ポリマーのスルホン酸と無機物とをイオン結合を介して結合させたものが提案されている(例えば、特許文献3参照)。この複合体では、透明性を有する新規な複合材料を提供できるとしている。 Conventionally, the organic-inorganic composite has a structure in which polystyrene is dispersed in an inorganic matrix having a silica matrix structure, and a phenyl group between the phenyl group of the silica gel component of the inorganic matrix and the phenyl group of polystyrene. Those having a phenyl group interaction have been proposed (see, for example, Patent Document 1). This organic-inorganic composite has low optical loss that can be used for polymer optical waveguides and other materials for optical integrated circuits, and allows precise refractive index control. In addition, organic / inorganic composites are proposed in which inorganic particles such as silica are coated with a polymer having a cation exchange group, and the counter ion of the cation exchange group is an alkaline earth metal ion such as calcium. (For example, refer to Patent Document 2). This organic-inorganic composite is said to have higher rust prevention properties and excellent stability and sustainability of the rust prevention effect. In addition, the organic-inorganic composite includes an organic polymer composed of sulfonic acid-modified polystyrene and an inorganic substance mainly composed of silica prepared from tetramethoxysilane. The thing which couple | bonded the sulfonic acid and the inorganic substance through the ionic bond is proposed (for example, refer patent document 3). This composite can provide a novel composite material having transparency.
しかしながら、この特許文献1に記載された有機無機複合体では、透明性については検討されていたが、その他の機能、例えば、ガスなどの流体の分離性能などについては検討されていなかった。また、特許文献2に記載された有機無機複合体では、シリカ粒子の表面を樹脂で覆うものであるが、シリカ粒子と樹脂とは単に混合された状態であり、無機物と有機物とが乖離しやすく、機械的強度が劣るものであった。また、特許文献3に記載された有機無機複合体では、ポリスチレンの有するスルホ基とシリカとがイオン結合により結合するものであるが、例えば、スルホ基が所望の機能を発現する場合などには、スルホ基がシリカとの結合に用いられるため、その機能を十分に発揮することができなかった。 However, in the organic-inorganic composite described in Patent Document 1, transparency has been studied, but other functions, for example, separation performance of fluid such as gas have not been studied. Moreover, in the organic-inorganic composite described in Patent Document 2, the surface of the silica particles is covered with a resin, but the silica particles and the resin are simply mixed, and the inorganic and organic substances are easily separated. The mechanical strength was inferior. Moreover, in the organic-inorganic composite described in Patent Document 3, the polystyrene-containing sulfo group and silica are bonded by ionic bonds. For example, when the sulfo group exhibits a desired function, Since the sulfo group is used for bonding with silica, its function could not be fully exhibited.
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、機能性及び機械的強度をより高めることができる有機無機複合体、構造体及び有機無機複合体の製造方法を提供することを主目的とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the manufacturing method of the organic inorganic composite which can improve functionality and mechanical strength more, a structure, and an organic inorganic composite. And
上述した主目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、無機系化合物と有機系化合物との分子間にπ−π相互作用させてこれらを複合化し、複合化した有機無機複合体が陽イオン交換基を有するものとすると、機能性及び機械的強度をより高めることができることを見いだし、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to achieve the main object described above, the present inventors have made an organic-inorganic composite by combining π-π interaction between molecules of an inorganic compound and an organic compound to form a composite. When the body has a cation exchange group, it has been found that the functionality and mechanical strength can be further increased, and the present invention has been completed.
即ち、本発明の有機無機複合体は、
無機系化合物と、
有機系化合物と、を備え、
前記無機系化合物及び前記有機系化合物の少なくとも一方には陽イオン交換基を有しており、前記無機系化合物と前記有機系化合物との分子間にπ−π相互作用が働いているものである。
That is, the organic-inorganic composite of the present invention is
An inorganic compound;
An organic compound,
At least one of the inorganic compound and the organic compound has a cation exchange group, and a π-π interaction works between molecules of the inorganic compound and the organic compound. .
本発明の構造体は、基材と、前記基材上に形成された上述の有機無機複合体と、を備えたものである。 The structure of the present invention comprises a base material and the organic-inorganic composite described above formed on the base material.
本発明の有機無機複合体の製造方法は、
無機系化合物と有機系化合物とを備えた有機無機複合体の製造方法であって、
前記無機系化合物及び前記有機系化合物の原料として陽イオン交換基を有していない物質を用い分子間にπ−π相互作用が働く状態で前記無機系化合物と前記有機系化合物とを複合化しその後陽イオン交換基を導入するか、又は前記無機系化合物及び前記有機系化合物の原料のうち少なくとも一方に陽イオン交換基を有する物質を用い分子間にπ−π相互作用が働く状態で前記無機系化合物と前記有機系化合物とを複合化し、有機無機複合体を得る複合化工程、を含むものである。
The method for producing the organic-inorganic composite of the present invention comprises:
A method for producing an organic-inorganic composite comprising an inorganic compound and an organic compound,
Using a substance having no cation exchange group as a raw material for the inorganic compound and the organic compound, the inorganic compound and the organic compound are combined in a state where a π-π interaction acts between molecules. Introducing a cation exchange group, or using a substance having a cation exchange group in at least one of the inorganic compound and the organic compound as a raw material in a state in which a π-π interaction works between molecules A compounding step of compounding the compound with the organic compound to obtain an organic-inorganic complex.
本発明の有機無機複合体、構造体及び有機無機複合体の製造方法は、機能性及び機械的強度をより高めることができる。この理由は、例えば、以下のように推察される。例えば、無機系化合物と有機系化合物とがハイブリッド化されているため、機械的強度に優れる。この点において、無機系化合物と前記有機系化合物との分子間にπ−π相互作用が働いているため、無機系化合物と有機系化合物とがより強固に結合するものと考えられる。更に、π−π相互作用によって機械的強度が高められているため、陽イオン交換基の機能を損なうことなく、有機無機ハイブリッド材料内に、陽イオン交換基を多く導入することができる。更に、陽イオン交換基に結合する金属カチオンによって、化合物との親和性、吸着性及び触媒活性などの機能をより高く発現することができる。 The method for producing an organic-inorganic composite, structure and organic-inorganic composite of the present invention can further improve functionality and mechanical strength. This reason is guessed as follows, for example. For example, since an inorganic compound and an organic compound are hybridized, the mechanical strength is excellent. In this respect, it is considered that the π-π interaction works between molecules of the inorganic compound and the organic compound, so that the inorganic compound and the organic compound are more strongly bonded. Furthermore, since the mechanical strength is enhanced by the π-π interaction, many cation exchange groups can be introduced into the organic-inorganic hybrid material without impairing the function of the cation exchange groups. Furthermore, functions such as affinity with the compound, adsorptivity and catalytic activity can be expressed more highly by the metal cation bound to the cation exchange group.
本発明の構造体の一実施形態を、図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態である有機無機複合体の一例を表す説明図である。図2は、有機無機複合体の具体例を表す説明図である。図3は、構造体10の構成の概略の一例を示す説明図である。本発明の有機無機複合体は、無機系化合物と、有機系化合物と、を備え、無機系化合物及び有機系化合物の少なくとも一方には陽イオン交換基を有しており、無機系化合物と有機系化合物との分子間にπ−π相互作用が働いているものである。
An embodiment of the structure of the present invention will be described with reference to the drawings. Drawing 1 is an explanatory view showing an example of an organic inorganic composite which is one embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a specific example of an organic-inorganic composite. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
無機系化合物は、例えば、金属マトリクス構造と、金属マトリクス構造に結合した芳香族炭化水素構造と、を有しているものとしてもよい。金属マトリクス構造は、例えば、金属と酸素との鎖状構造であるものとしてもよいし、3次元構造であるものとしてもよい。芳香族炭化水素構造は、金属マトリクス構造のうち金属に結合しているものとしてもよい。この芳香族炭化水素構造は、金属マトリクス構造の主鎖に結合しているものとしてもよいし、側鎖に結合した芳香族炭化水素基としてもよい。無機系化合物は、Si、Ti、Al及びZrから選ばれる1以上と、Oとを含む化合物であるものとしてもよい。これらの金属を含む化合物では、酸素との結合により、機械的強度の高い構造としやすい。また、鎖状構造又は3次元構造としやすく好ましい。無機系化合物において、芳香族炭化水素構造は、例えば、ベンゼン環構造や、ベンゼン環の一部が置換基に置換した構造のほか、ナフタレン環構造なども含まれる。なお、置換基としては、例えばアルキル基やハロゲン、水酸基などが挙げられる。また、芳香族炭化水素基は、例えば、フェニル基や、フェニル基の一部が置換基により置換した、ベンジル基、トリル基、キシリル基などのほか、ナフチル基も含まれる。 The inorganic compound may have, for example, a metal matrix structure and an aromatic hydrocarbon structure bonded to the metal matrix structure. The metal matrix structure may be, for example, a chain structure of metal and oxygen or a three-dimensional structure. The aromatic hydrocarbon structure may be bonded to a metal in the metal matrix structure. This aromatic hydrocarbon structure may be bonded to the main chain of the metal matrix structure, or may be an aromatic hydrocarbon group bonded to a side chain. The inorganic compound may be a compound containing one or more selected from Si, Ti, Al, and Zr and O. A compound containing these metals tends to have a structure with high mechanical strength due to bonding with oxygen. In addition, a chain structure or a three-dimensional structure is preferable. In the inorganic compound, the aromatic hydrocarbon structure includes, for example, a benzene ring structure, a structure in which a part of the benzene ring is substituted with a substituent, and a naphthalene ring structure. Examples of the substituent include an alkyl group, halogen, and hydroxyl group. In addition, the aromatic hydrocarbon group includes, for example, a naphthyl group in addition to a phenyl group, a benzyl group, a tolyl group, a xylyl group, etc. in which a part of the phenyl group is substituted with a substituent.
無機系化合物は、金属アルコキシドの加水分解化合物であるものとしてもよい。金属アルコキシドは、加水分解及び重合しやすく、好ましい。この金属アルコキシドは、例えば、上記芳香族炭化水素構造を有しているものとしてもよい。金属アルコキシドとしては、例えば、金属をSiとした場合は、トリメトキシフェニルシランやトリエトキシフェニルシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、パラトリルトリメトキシシラン、オルトトリルトリメトキシシラン、メタトリルトリメトキシシラン、パラキシリルトリメトキシシラン、オルトキシリルメトキシシラン、メタキシリルトリメトキシシランなどが挙げられ、金属をTiとした場合は、フェニルトリイソプロポキシチタンなどが挙げられる。 The inorganic compound may be a hydrolyzed compound of a metal alkoxide. Metal alkoxide is preferable because it is easily hydrolyzed and polymerized. This metal alkoxide may have, for example, the above aromatic hydrocarbon structure. As the metal alkoxide, for example, when the metal is Si, trimethoxyphenylsilane, triethoxyphenylsilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, paratolyltrimethoxysilane, orthotolyltrimethoxysilane, methallyltrimethoxy Examples include silane, paraxyltrimethoxysilane, orthoxylmethoxysilane, and metaxyltrimethoxysilane. When the metal is Ti, phenyltriisopropoxytitanium and the like are listed.
有機系化合物は、炭素原子が結合した炭素構造と、この炭素構造に結合した芳香族炭化水素構造と、を有しているものとしてもよい。この炭素構造は、鎖状構造であるものとしてもよいし、3次元構造であるものとしてもよい。芳香族炭化水素構造は、炭素構造の主鎖に結合しているものとしてもよいし、側鎖に結合した芳香族炭化水素基としてもよい。このようなものとしては、ポリマーが挙げられる。ポリマーとしては、例えば、主鎖に芳香族炭化水素構造を含むものとして、フェノール樹脂やポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレートなど)、ポリカーボネートなどが挙げられる。また、ポリマーとしては、例えば、側鎖に芳香族炭化水素基を含むものとして、ポリスチレンやアクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体などが挙げられる。このうち、ポリスチレンを基本骨格とするものが好ましい。芳香族炭化水素構造(芳香族炭化水素基を含む)は、無機系化合物で挙げたものとしてもよく、無機系化合物の芳香族炭化水素構造と同じであってもよいし異なっていてもよい。この有機系化合物は、陽イオン交換基を有するポリマーであるものとしてもよい。陽イオン交換基としては、例えば、スルホ基、カルボキシル基、リン酸基、水酸基などが挙げられる。このうち、カルボキシル基やスルホ基がより金属イオンを保持しやすいため好ましい。陽イオン交換基に結合する陽イオンとしては、例えば、Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Ni、Co、Fe及びアルカリ金属などの金属陽イオンや、H、アンモニウムイオンなどが挙げられる。このうち、オレフィン分離に使用できるのでAgが特に好ましい。この陽イオン交換基は、有機系化合物に結合していてもよいし、無機系化合物に結合していてもよいが、有機系化合物に結合していることが好ましい。無機系化合物及び有機系化合物のうち陽イオン交換基を有している化合物は、無機系化合物と有機系化合物とを複合化する前に陽イオン交換基を有していることが好ましい。即ち、陽イオン交換基が化合物に導入されたあとに無機系化合物及び有機系化合物の複合化を行うことが好ましい。こうすれば、複合化したあとでスルホ化等の陽イオン交換基を導入する工程を行う必要がなく、例えばスルホ化による強度低下等の有機無機複合体への影響をより低減でき好ましい。 The organic compound may have a carbon structure in which carbon atoms are bonded and an aromatic hydrocarbon structure bonded to the carbon structure. This carbon structure may be a chain structure or a three-dimensional structure. The aromatic hydrocarbon structure may be bonded to the main chain of the carbon structure, or may be an aromatic hydrocarbon group bonded to the side chain. Such can include polymers. Examples of the polymer include a phenol resin, polyester (polyethylene terephthalate, polyarylate, etc.), polycarbonate, and the like as those containing an aromatic hydrocarbon structure in the main chain. Examples of the polymer include those containing an aromatic hydrocarbon group in the side chain, such as polystyrene, acrylonitrile-styrene copolymer, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, and styrene-divinylbenzene copolymer. . Among these, those having polystyrene as a basic skeleton are preferable. The aromatic hydrocarbon structure (including the aromatic hydrocarbon group) may be the same as that described for the inorganic compound, and may be the same as or different from the aromatic hydrocarbon structure of the inorganic compound. This organic compound may be a polymer having a cation exchange group. Examples of the cation exchange group include a sulfo group, a carboxyl group, a phosphate group, and a hydroxyl group. Among these, a carboxyl group and a sulfo group are preferable because they easily hold metal ions. Examples of the cation bonded to the cation exchange group include metal cations such as Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ni, Co, Fe, and alkali metals, and H and ammonium ions. Of these, Ag is particularly preferable because it can be used for olefin separation. The cation exchange group may be bonded to an organic compound or an inorganic compound, but is preferably bonded to an organic compound. Of the inorganic compounds and organic compounds, the compound having a cation exchange group preferably has a cation exchange group before the inorganic compound and the organic compound are combined. That is, it is preferable to combine the inorganic compound and the organic compound after the cation exchange group is introduced into the compound. By doing so, it is not necessary to perform a step of introducing a cation exchange group such as sulfonation after the complexation, and it is preferable because the influence on the organic-inorganic complex such as a decrease in strength due to the sulfonation can be further reduced.
ここで、「π―π相互作用」とは、芳香族環の間に働く相互作用のことをいう。一般的に、化合物Xと化合物Yとがそれぞれ芳香族環を有する場合、化合物Xと化合物Yとを混合すると、化合物Xの芳香族環のπ電子と化合物Yの芳香族環のπ電子との間に、π―π相互作用が働く。 Here, “π-π interaction” refers to an interaction that works between aromatic rings. In general, when compound X and compound Y each have an aromatic ring, when compound X and compound Y are mixed, the π electron of the aromatic ring of compound X and the π electron of the aromatic ring of compound Y In the meantime, π-π interaction works.
本発明の有機無機複合体は、機械的強度が50MPa以上であることが好ましい。また、この機械的強度は、例えば、60MPa以上であることがより好ましく、80MPa以上であることが更に好ましい。この機械的強度は、ISO527−2に準じて引張応力(破断)を測定した結果をいうものとする。 The organic-inorganic composite of the present invention preferably has a mechanical strength of 50 MPa or more. Further, this mechanical strength is, for example, more preferably 60 MPa or more, and further preferably 80 MPa or more. This mechanical strength shall be the result of measuring the tensile stress (breaking) according to ISO 527-2.
本発明の有機無機複合体は、複数の成分からなる流体に含まれる特定の成分を選択的に透過する機能を有するものとしてもよい。流体としては、液体や気体が挙げられる。例えば、この有機無機複合体は、オレフィン/パラフィンの分離機能を有しているものとしてもよい。このとき、陽イオン交換基に結合した陽イオンが分離機能を発現もしくは増強するものとしてもよい。また、本発明の有機無機複合体は、流体に含まれる第1成分と流体に含まれる第2成分とを分離する機能を有するものとしてもよい。 The organic-inorganic composite of the present invention may have a function of selectively transmitting a specific component contained in a fluid composed of a plurality of components. Examples of the fluid include liquid and gas. For example, the organic-inorganic composite may have an olefin / paraffin separation function. At this time, the cation bonded to the cation exchange group may exhibit or enhance the separation function. Moreover, the organic-inorganic composite of the present invention may have a function of separating the first component contained in the fluid and the second component contained in the fluid.
本発明の有機無機複合体は、例えば、図1に示すように、金属M及び酸素を含む金属マトリクス構造と芳香族炭化水素基R1とを備えた無機系化合物と、陽イオン交換基Bと陽イオンAと芳香族炭化水素基R2とを備えた有機系化合物と、を備え、無機系化合物の芳香族炭化水素基R1と有機系化合物の芳香族炭化水素基R2との分子間にπ−π相互作用が働いているものとしてもよい。なお、陽イオン交換基Bと陽イオンAの価数は、1以上であれば任意である。より具体的には、例えば、図2に示すように、フェニル基が結合したSiマトリクス構造を有する無機系化合物と、Agイオンとスルホ基とが結合したフェニル基を有するポリマーである有機系化合物とを備え、互いの有するフェニル基によりπ−π相互作用が働いているものとしてもよい。 For example, as shown in FIG. 1, the organic-inorganic composite of the present invention includes an inorganic compound having a metal matrix structure containing a metal M and oxygen and an aromatic hydrocarbon group R 1 , a cation exchange group B, comprising an organic compound having an aromatic hydrocarbon group R 2 cation a, a, between the molecules of the aromatic hydrocarbon group R 2 of the aromatic hydrocarbon groups R 1 and organic compound of an inorganic compound It is good also as what has a pi-pi interaction working. The valence of the cation exchange group B and the cation A is arbitrary as long as it is 1 or more. More specifically, for example, as shown in FIG. 2, an inorganic compound having a Si matrix structure in which phenyl groups are bonded, and an organic compound that is a polymer having a phenyl group in which Ag ions and sulfo groups are bonded; The π-π interaction may be exerted by the phenyl groups of each other.
次に、この有機無機複合体の製造方法について説明する。この製造方法は、無機系化合物及び有機系化合物の原料として陽イオン交換基を有していない物質を少なくとも用い分子間にπ−π相互作用が働く状態で無機系化合物と有機系化合物とを複合化しその後陽イオン交換基を導入し、有機無機複合体を得る複合化工程、を含む。あるいは、この製造方法は、無機系化合物及び有機系化合物の原料のうち少なくとも一方に陽イオン交換基を有する物質を少なくとも用い、分子間にπ−π相互作用が働く状態で無機系化合物と有機系化合物とを複合化し、有機無機複合体を得る複合化工程、を含む。 Next, a method for producing this organic-inorganic composite will be described. In this production method, an inorganic compound and an organic compound are combined in a state where a π-π interaction is exerted between molecules using at least a substance having no cation exchange group as a raw material for the inorganic compound and the organic compound. And then a cation exchange group is introduced to obtain an organic-inorganic composite. Alternatively, this production method uses at least one substance having a cation exchange group in at least one of the raw materials of the inorganic compound and the organic compound, and the inorganic compound and the organic compound in a state in which π-π interaction works between molecules. A compounding step of compounding the compound to obtain an organic-inorganic complex.
複合化工程では、例えば、無機系化合物の原料として芳香族炭化水素構造を有する金属アルコキシドを用い、有機系化合物として芳香族炭化水素構造を有するポリマーを用い、金属アルコキシドとポリマーとを含む溶液で金属アルコキシドを加水分解することにより、無機系化合物を生成すると共に、無機系化合物と有機系化合物とを複合化するものとしてもよい。この複合化工程では、有機系化合物として陽イオン交換基を有するポリマーを用いることが好ましい。即ち、無機系化合物と有機系化合物とを複合化する前に、有機系化合物のポリマーが陽イオン交換基を有していることが好ましい。こうすれば、複合化したあとでスルホ化等の陽イオン交換基を導入する工程を行う必要がなく、例えばスルホ化による有機無機複合体への影響をより低減でき好ましい。 In the compounding step, for example, a metal alkoxide having an aromatic hydrocarbon structure is used as a raw material for an inorganic compound, a polymer having an aromatic hydrocarbon structure is used as an organic compound, and a metal containing a metal alkoxide and a polymer is used in a solution. By hydrolyzing the alkoxide, an inorganic compound may be generated, and the inorganic compound and the organic compound may be combined. In this complexing step, it is preferable to use a polymer having a cation exchange group as the organic compound. That is, it is preferable that the polymer of the organic compound has a cation exchange group before the inorganic compound and the organic compound are combined. In this case, it is not necessary to perform a step of introducing a cation exchange group such as sulfonation after the formation of the complex. For example, the influence of the sulfonation on the organic-inorganic composite can be further reduced, which is preferable.
複合化工程には、例えば、陽イオン交換基を有するポリマーである有機系化合物を溶解した溶液に金属アルコキシドを添加し加水分解及び重合させて前駆体ゾルを作製する前駆体生成工程と、前駆体ゾルを乾燥し焼成する焼成工程と、陽イオン交換基の陽イオンを所望の機能を有する金属イオンに交換するイオン交換工程と、を含むものとしてもよい。このイオン交換工程は、前駆体生成工程の前から、焼成工程のあとまでの間のいずれのタイミングで行うものとしてもよい。前駆体生成工程では、ポリマー溶液として、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの有機溶媒やアルコールと、水との混合溶液にポリマーを溶解するものとしてもよい。金属アルコキシドは、例えば、Si、Ti、Al及びZrから選ばれる1以上の金属と、芳香族炭化水素構造とを有するものが好ましい。焼成工程では、前駆体ゾルを所定の形状に形成し乾燥してゲルとし、例えば、60℃以上300℃以下の温度で熱処理するものとしてもよい。イオン交換工程では、例えば、陽イオン交換基の陽イオンを、Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Ni、Co、Fe及びアルカリ金属などの陽イオンに交換することが好ましい。このような工程を経て、図1,2に示す有機無機複合体を製造することができる。 The compounding step includes, for example, a precursor generation step in which a metal alkoxide is added to a solution in which an organic compound that is a polymer having a cation exchange group is dissolved, and hydrolysis and polymerization are performed to prepare a precursor sol, and a precursor A calcination step of drying and calcination of the sol and an ion exchange step of exchanging the cation of the cation exchange group with a metal ion having a desired function may be included. This ion exchange step may be performed at any timing from before the precursor generation step to after the firing step. In the precursor generation step, as the polymer solution, for example, the polymer may be dissolved in a mixed solution of an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), an alcohol, and water. The metal alkoxide preferably has, for example, one or more metals selected from Si, Ti, Al and Zr and an aromatic hydrocarbon structure. In the firing step, the precursor sol is formed into a predetermined shape and dried to form a gel, for example, heat treatment at a temperature of 60 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. In the ion exchange step, for example, the cation of the cation exchange group is preferably exchanged with a cation such as Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ni, Co, Fe, and an alkali metal. Through these steps, the organic-inorganic composite shown in FIGS. 1 and 2 can be manufactured.
次に、本発明の構造体について説明する。本発明の構造体は、基材と、基材上に形成された上述したいずれかの有機無機複合体と、を備えたものである。基材は、特に限定されないが、例えば、樹脂などの有機材料、無機材料及び金属材料などとすることができる。無機材料としては、例えば、コージェライト、Si結合SiC、再結晶SiC、チタン酸アルミニウム、ムライト、窒化珪素、サイアロン、リン酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア、アルミナ及びシリカから選択される1以上とすることができる。有機無機複合体は、例えば、膜状として基体上に形成されているものとしてもよい。このとき、有機無機複合体の厚さは、例えば、0.01μm〜数10μm程度とすることができる。 Next, the structure of the present invention will be described. The structure of the present invention comprises a base material and any one of the organic-inorganic composites described above formed on the base material. Although a base material is not specifically limited, For example, organic materials, such as resin, an inorganic material, a metal material, etc. can be used. Examples of the inorganic material include one or more selected from cordierite, Si-bonded SiC, recrystallized SiC, aluminum titanate, mullite, silicon nitride, sialon, zirconium phosphate, zirconia, titania, alumina, and silica. it can. The organic-inorganic composite may be formed on the substrate as a film, for example. At this time, the thickness of the organic-inorganic composite can be, for example, about 0.01 μm to several tens of μm.
この構造体の具体例を説明する。図3に示すように、本発明の構造体10は、混合流体の流路となる複数のセル12を形成する基材としての多孔質の隔壁部14と、上述した有機無機複合体からなり隔壁部14の内表面15に設けられた機能層16と、を備えている。また、隔壁部14の端面17には、シール部18が形成されている。このシール部18は、例えば、ガラスやセラミックス、樹脂などのうち緻密質な材料により形成されており、隔壁部14の端面17からの流体の流入や流出を防ぐものである。この構造体10では、機能層16は、混合流体を分離する分離膜として機能する。具体的には、入口側からセル12へ入った混合流体のうち、機能層16の有機無機複合体の陽イオン交換基に結合した陽イオンと親和性の高い流体は、機能層16が形成された多孔質の隔壁部14を通過して濃縮され、濃縮流体として構造体10の側面から排出される。一方、陽イオンと親和性が低く機能層16を通過できない流体は、セル12の流路に沿って流通し、分離流体としてセル12の出口側から排出される。隔壁部14は、気孔径の大きな粗粒部14aの表面に気孔径の小さな細粒部14bが形成された二層以上の多層構造を有しているものとしてもよい。粗粒部14aの気孔径は、例えば、0.1μm〜数100μm程度とすることができる。細粒部14bの気孔径は、粗粒部14aの気孔径に比して小さいものであればよく、例えば、気孔径が0.001〜1μm程度のものとすることができる。こうすれば、隔壁部14の透過抵抗を低減することができる。このように、構造体10を形成し、有機無機複合体を利用することができる。
A specific example of this structure will be described. As shown in FIG. 3, the
以上説明した有機無機複合体によれば、無機系化合物と有機系化合物とがハイブリッド化されているため、機械的強度に優れる。また、無機系化合物と有機系化合物との分子間にπ−π相互作用が働いているため、無機系化合物と有機系化合物とがより強固に結合する。更に、π−π相互作用によって機械的強度が高められているため、陽イオン交換基の機能を損なうことなく、有機無機複合体内に、陽イオン交換基を多く導入することができる。更にまた、陽イオン交換基に結合する金属カチオンによって、化合物との親和性、吸着性及び触媒活性などの機能をより高く発現することができる。したがって、機能性及び機械的強度をより高めることができる。 According to the organic-inorganic composite described above, since the inorganic compound and the organic compound are hybridized, the mechanical strength is excellent. In addition, since the π-π interaction works between molecules of the inorganic compound and the organic compound, the inorganic compound and the organic compound are more firmly bonded. Furthermore, since the mechanical strength is enhanced by the π-π interaction, a large number of cation exchange groups can be introduced into the organic-inorganic composite without impairing the function of the cation exchange groups. Furthermore, functions such as affinity with the compound, adsorptivity and catalytic activity can be expressed more highly by the metal cation bound to the cation exchange group. Therefore, functionality and mechanical strength can be further increased.
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、構造体10は複数のセル12を備え流体が流通するものとしたが、基材と基材上に形成された有機無機複合体とを備えるものとすれば、特にこの形状に限定されない。例えば、1つのセルを備えたチューブラー形状としてもよい。あるいは、本発明の有機無機複合体は、粉末の状態で用いるものとしてもよい。有機無機複合体の粉末は、例えば、吸着剤や触媒として利用することができる。
For example, in the above-described embodiment, the
上述した実施形態では、有機無機複合体からなる機能層16は流体としての混合流体を分離する分離膜として機能するものとしたが、特にこれに限定されず、液体や気体を殺菌・浄化する殺菌・浄化膜として機能するものとしてもよい。こうした殺菌・浄化膜としての機能層16を備えた構造体10は、殺菌・浄化用フィルタとして用いることができる。
In the above-described embodiment, the
上述した実施形態では、説明しなかったが、有機無機複合体の製造方法において、複合化工程は、無機系化合物及び有機系化合物の原料として少なくとも一方に陽イオン交換基を有している物質を用い分子間にπ−π相互作用が働く状態で無機系化合物と有機系化合物とを複合化し、その後無機系化合物及び/又は有機系化合物に陽イオン交換基を導入し、有機無機複合体を得るものとしてもよい。こうしても、機能性及び機械的強度をより高めることができる。なお、陽イオン交換基を予め有している原料を用いる場合は、あとのイオン交換基を導入する工程を含んでもよいが、強度低下等の有機無機複合体への影響を低減できるため省略する方が好ましい。 Although not described in the above-described embodiment, in the method for producing an organic-inorganic composite, the compounding step includes a substance having a cation exchange group in at least one of the inorganic compound and the organic compound as a raw material. An inorganic compound and an organic compound are combined with a π-π interaction between molecules used, and then a cation exchange group is introduced into the inorganic compound and / or organic compound to obtain an organic-inorganic composite. It may be a thing. Even in this case, functionality and mechanical strength can be further increased. In addition, when using the raw material which has a cation exchange group previously, although the process of introduce | transducing a subsequent ion exchange group may be included, since the influence on organic-inorganic composites, such as a strength fall, can be reduced, it abbreviate | omits. Is preferred.
以下には、有機無機複合体を具体的に作製した例を実験例として説明する。なお、実験例1〜5、8が本発明の実施例に相当し、実験例6〜7が比較例に相当する。 Hereinafter, an example in which an organic-inorganic composite is specifically produced will be described as an experimental example. Experimental examples 1 to 5 and 8 correspond to examples of the present invention, and experimental examples 6 to 7 correspond to comparative examples.
[実験例1]
まず、前駆体ゾルを合成した。ポリマーとしてのポリスチレンスルホン酸ナトリウム2gと、溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)と水との混合溶媒(体積比で1:1)80gとを混合し、ポリマー溶液を調整した。次に、触媒としての硝酸1gをポリマー溶液に添加した。無機系化合物の原料としてのトリメトキシフェニルシラン10gを、上記ポリマー溶液に添加し、撹拌した。すると、トリメトキシフェニルシランの加水分解及び重合が進行し、前駆体ゾルが得られた。この前駆体ゾルを、シャーレに入れて乾燥させ、ゲルを作製した。得られたゲルを150℃、2h焼成し、焼成体を作製した。この焼成体を適当な大きさに粉砕した。続いて、イオン交換処理を行った。AgBF4水溶液(0.5mol/L)を作製し、上記焼成体を浸漬させた。その後、この焼成体を水溶液から取り出して洗浄、乾燥させ、得られた有機無機複合体を実験例1とした。
[Experiment 1]
First, a precursor sol was synthesized. A polymer solution was prepared by mixing 2 g of polystyrene sulfonate as a polymer and 80 g of a mixed solvent of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and water (1: 1 by volume) as a solvent. Next, 1 g of nitric acid as a catalyst was added to the polymer solution. 10 g of trimethoxyphenylsilane as a raw material for the inorganic compound was added to the polymer solution and stirred. Then, hydrolysis and polymerization of trimethoxyphenylsilane proceeded to obtain a precursor sol. This precursor sol was put in a petri dish and dried to prepare a gel. The obtained gel was baked at 150 ° C. for 2 hours to prepare a fired body. The fired body was pulverized to an appropriate size. Subsequently, an ion exchange treatment was performed. An AgBF 4 aqueous solution (0.5 mol / L) was prepared, and the fired body was immersed therein. Thereafter, the fired body was taken out from the aqueous solution, washed and dried, and the obtained organic-inorganic composite was used as Experimental Example 1.
[実験例2、3]
ポリスチレンスルホン酸ナトリウムの代わりに、ポリスチレンカルボン酸ナトリウムを用いた以外は実験例1と同様の工程を行い、得られた有機無機複合体を実験例2とした。また、金属アルコキシドの加水分解及び重合の工程にて、トリメトキシフェニルシランの代わりにフェニルトリイソプロポキシチタンを用いた以外は実験例1と同様の工程を行い、得られた有機無機複合体を実験例3とした。
[Experimental Examples 2 and 3]
The same steps as in Experimental Example 1 were performed except that sodium polystyrene carboxylate was used instead of sodium polystyrene sulfonate, and the obtained organic-inorganic composite was taken as Experimental Example 2. Further, in the steps of hydrolysis and polymerization of metal alkoxide, the same steps as in Experimental Example 1 were performed except that phenyltriisopropoxytitanium was used instead of trimethoxyphenylsilane, and the obtained organic-inorganic composite was tested. Example 3 was used.
[実験例4] [Experimental Example 4]
ポリマーとしてのポリスチレン2gと、溶媒としてのテトラヒドロフランと水との混合溶媒(体積比で1:1)80gとを混合し、ポリマー溶液を調整した。次に、触媒としての硝酸1gをポリマー溶液に添加した。無機系化合物の原料としてのトリメトキシフェニルシラン10gを、上記ポリマー溶液に添加し、撹拌した。すると、トリメトキシフェニルシランの加水分解及び重合が進行し、前駆体ゾルが得られた。この前駆体ゾルを、シャーレに入れて乾燥させ、ゲルを作製した。得られたゲルを150℃、2h焼成し、焼成体を作製した。この焼成体を適当な大きさに粉砕した。続いて、スルホ化処理を行った。焼成体を無水硫酸に浸漬し25℃で保持し、その後、焼成体を無水硫酸より取り出し、洗浄、乾燥した。この処理により、焼成体のフェニル基にスルホ基が導入された。そして、AgBF4水溶液(0.5mol/L)に、上記焼成体を浸漬させた。その後、この焼成体を水溶液から取り出して洗浄、乾燥させ、得られた有機無機複合体を実験例4とした。 A polymer solution was prepared by mixing 2 g of polystyrene as a polymer and 80 g of a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (1: 1 by volume) as a solvent. Next, 1 g of nitric acid as a catalyst was added to the polymer solution. 10 g of trimethoxyphenylsilane as a raw material for the inorganic compound was added to the polymer solution and stirred. Then, hydrolysis and polymerization of trimethoxyphenylsilane proceeded to obtain a precursor sol. This precursor sol was put in a petri dish and dried to prepare a gel. The obtained gel was baked at 150 ° C. for 2 hours to prepare a fired body. The fired body was pulverized to an appropriate size. Subsequently, sulfonation treatment was performed. The fired body was immersed in anhydrous sulfuric acid and kept at 25 ° C., and then the fired body was taken out from anhydrous sulfuric acid, washed and dried. By this treatment, a sulfo group was introduced into the phenyl group of the fired product. Then, the fired body was immersed in an AgBF 4 aqueous solution (0.5 mol / L). Then, this fired body was taken out from the aqueous solution, washed and dried, and the obtained organic-inorganic composite was used as Experimental Example 4.
[実験例5]
ポリマーとしてのフェノール樹脂2gと、溶媒としてのメタノールと水との混合溶媒(体積比で1:1)80gとを混合し、ポリマー溶液を調整した。次に、触媒としての硝酸1gをポリマー溶液に添加した。無機系化合物の原料としてのトリメトキシフェニルシラン10gを、上記ポリマー溶液に添加し、撹拌した。すると、トリメトキシフェニルシランの加水分解及び重合が進行し、前駆体ゾルが得られた。この前駆体ゾルを、シャーレに入れて乾燥させ、ゲルを作製した。得られたゲルを150℃、2h焼成し、焼成体を作製した。この焼成体を適当な大きさに粉砕した。続いて、スルホ化処理を行った。焼成体を無水硫酸に浸漬し25℃で保持し、その後、焼成体を無水硫酸より取り出し、洗浄、乾燥した。この処理により、焼成体のフェニル基にスルホ基が導入された。そして、AgBF4水溶液(0.5mol/L)に、上記焼成体を浸漬させた。その後、この焼成体を水溶液から取り出して洗浄、乾燥させ、得られた有機無機複合体を実験例5とした。
[Experimental Example 5]
A polymer solution was prepared by mixing 2 g of a phenol resin as a polymer and 80 g of a mixed solvent of methanol and water (1: 1 by volume) as a solvent. Next, 1 g of nitric acid as a catalyst was added to the polymer solution. 10 g of trimethoxyphenylsilane as a raw material for the inorganic compound was added to the polymer solution and stirred. Then, hydrolysis and polymerization of trimethoxyphenylsilane proceeded to obtain a precursor sol. This precursor sol was put in a petri dish and dried to prepare a gel. The obtained gel was baked at 150 ° C. for 2 hours to prepare a fired body. The fired body was pulverized to an appropriate size. Subsequently, sulfonation treatment was performed. The fired body was immersed in anhydrous sulfuric acid and kept at 25 ° C., and then the fired body was taken out from anhydrous sulfuric acid, washed and dried. By this treatment, a sulfo group was introduced into the phenyl group of the fired product. Then, the fired body was immersed in an AgBF 4 aqueous solution (0.5 mol / L). Then, this fired body was taken out from the aqueous solution, washed and dried, and the obtained organic-inorganic composite was used as Experimental Example 5.
[実験例6]
実験例1の触媒の添加及び金属アルコキシドの添加を省略し、無機系化合物を含まないものを実験例6とした。
[Experimental Example 6]
The addition of the catalyst and the addition of the metal alkoxide in Experimental Example 1 were omitted, and Experimental Example 6 was the one containing no inorganic compound.
[実験例7]
トリメトキシフェニルシランを添加する代わりに、シリカ粒子(平均一次粒子径0.016μm)を添加した以外は実験例1と同様の工程を行い、得られたものを実験例7とした。
[Experimental Example 7]
Instead of adding trimethoxyphenylsilane, the same process as in Experimental Example 1 was performed except that silica particles (average primary particle size 0.016 μm) were added, and the obtained result was taken as Experimental Example 7.
[実験例8]
実験例1にて作製した前駆体ゾルを、直径10mm、長さ10cm、表面細孔径0.1μmの多孔質アルミナ基材上に塗布し、乾燥した後、150℃、2h焼成し、構造体を作製した。この構造体の一方の端部を封止し、他方の端部にガラス管を接続した。続いて、この構造体のイオン交換処理を行った。AgBF4水溶液(0.5mol/L)を作製し、上記構造体を浸漬させた。その後、この構造体を水溶液から取り出して乾燥させ、得られた構造体を実験例8とした。
[Experimental Example 8]
The precursor sol produced in Experimental Example 1 was applied on a porous alumina substrate having a diameter of 10 mm, a length of 10 cm, and a surface pore diameter of 0.1 μm, dried, and then fired at 150 ° C. for 2 hours to obtain a structure. Produced. One end of this structure was sealed, and a glass tube was connected to the other end. Subsequently, an ion exchange treatment of this structure was performed. An AgBF 4 aqueous solution (0.5 mol / L) was prepared, and the structure was immersed therein. Then, this structure was taken out from the aqueous solution and dried, and the resulting structure was designated as Experimental Example 8.
(機械的強度測定)
実験例1〜7のイオン交換処理前の焼成体を用いて機械的強度を測定した。機械的強度の測定としては、ISO527−2に準じて、引張応力(破断)を測定した。測定温度は、23℃であった。
(Mechanical strength measurement)
The mechanical strength was measured using the fired bodies before the ion exchange treatment in Experimental Examples 1 to 7. As the measurement of mechanical strength, tensile stress (rupture) was measured according to ISO 527-2. The measurement temperature was 23 ° C.
(吸着性能の耐久性評価)
実験例1〜7のガス分離機能に関する測定を、磁気浮遊天秤を有する高圧ガス吸着量測定装置(日本ベル株式会社製MSB−AD−H)を用いて行った。ここでは、オレフィン/パラフィンの分離機能を考察するものとし、そのモデルとして、エチレン及びエタンの吸着測定を10回繰り返して実施した。エチレン又はエタンのいずれかをより吸着するものとすれば、オレフィン/パラフィンの分離機能がより高いと判断することができる。吸着測定は、エチレン単体ガス又はエタン単体ガスを用い、23℃、0MPa〜1MPaの測定条件で行った。吸着測定の結果を用い、(1MPaでのエチレン吸着量)/(エタンの吸着量)を選択性とした。また、(測定10回目の選択性)/(測定1回目の選択性)を選択性維持率とした。この選択性維持率が高いほど、ガス分離機能の耐久性がより高いものと判断することができる。
(Durability evaluation of adsorption performance)
The measurement regarding the gas separation function of Experimental Examples 1 to 7 was performed using a high-pressure gas adsorption amount measuring apparatus (MSB-AD-H manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.) having a magnetic floating balance. Here, the separation function of olefin / paraffin was considered, and as a model, ethylene and ethane adsorption measurements were repeated 10 times. If either ethylene or ethane is more adsorbed, it can be determined that the olefin / paraffin separation function is higher. The adsorption measurement was carried out using ethylene simple gas or ethane simple gas under measurement conditions of 23 ° C. and 0 MPa to 1 MPa. Using the results of adsorption measurement, (ethylene adsorption amount at 1 MPa) / (ethane adsorption amount) was defined as selectivity. Further, (selectivity at the 10th measurement) / (selectivity at the first measurement) was defined as the selectivity maintenance rate. It can be determined that the higher the selectivity maintenance rate, the higher the durability of the gas separation function.
(構造体のガス透過性評価)
実験例8のガス分離機能に関する測定を行った。ガス透過性評価は、エチレン/エタン混合ガス(1:1)を用い、23℃、1MPaの測定条件で行った。
(Evaluation of gas permeability of structure)
The measurement regarding the gas separation function of Experimental Example 8 was performed. The gas permeability was evaluated using an ethylene / ethane mixed gas (1: 1) under measurement conditions of 23 ° C. and 1 MPa.
(結果と考察)
実験例1〜7の、有機無機複合体の構成、後処理の有無、機械的強度及び選択性維持率についてまとめて表1に示す。表1に示すように、実験例6,7では、機械的強度が低く、且つガスの選択性維持率が極めて低かった。実験例7は、シリカ粒子の添加による効果として、実験例6に比して機械的強度が向上しているものの、その割合は低かった。これは、シリカ粒子からなる無機系化合物と有機系化合物との親和性が低く、無機系化合物と有機系化合物との間で剥離などが生じるためであると推察された。これに対して、実験例1〜5では、機械的強度が50MPa以上と高く、且つガスの選択性維持率が0.50以上と、耐久性も向上していることがわかった。これについて考察すると、無機系化合物は、金属−酸素結合を有する金属マトリクス構造を有し、この金属マトリクス構造にフェニル基が結合していることが推察される。一方、ポリスチレン系の有機系化合物は、フェニル基を有している。このため、無機系化合物のフェニル基と、有機系化合物のフェニル基との分子間にπ−π相互作用が働いているものと考えられた。このπ−π相互作用により、無機系化合物と有機系化合物とがより強固になるものと推察された。また、π−π相互作用により、無機系化合物と有機系化合物とが強固になるので、陽イオン交換基の機能を損なうことが無く、より高い機能を発揮するものと推察された。複合化したのちに、陽イオン交換基であるスルホ基を導入した実験例4、5について考察すると、実験例4、5に比して、複合化前にスルホ基を有していた実験例1〜3の機械的強度及び選択性維持率が高い結果であった。これについては、複合化を行ったのちにスルホ化処理を行うと、複合体の構造に悪影響を与えるものと推察された。したがって、スルホ化を行ったあと、無機系化合物と有機系化合物との複合化を行うことが好ましいことがわかった。また、実験例8にてガス透過性の評価を行った結果、エタンに比べてエチレンが選択的に透過することを確認した。
(Results and discussion)
Table 1 summarizes the configurations of the organic-inorganic composites, the presence or absence of post-treatment, the mechanical strength, and the selectivity maintenance ratio of Experimental Examples 1 to 7. As shown in Table 1, in Experimental Examples 6 and 7, the mechanical strength was low and the gas selectivity maintenance rate was extremely low. In Experimental Example 7, the mechanical strength was improved as compared with Experimental Example 6 as an effect of the addition of silica particles, but the ratio was low. This is presumed to be because the affinity between the inorganic compound composed of silica particles and the organic compound is low, and peeling occurs between the inorganic compound and the organic compound. On the other hand, in Experimental Examples 1 to 5, it was found that the mechanical strength was as high as 50 MPa or more and the gas selectivity maintenance ratio was 0.50 or more, and the durability was also improved. Considering this, it is presumed that the inorganic compound has a metal matrix structure having a metal-oxygen bond, and a phenyl group is bonded to the metal matrix structure. On the other hand, polystyrene-based organic compounds have a phenyl group. For this reason, it was considered that a π-π interaction worked between molecules of the phenyl group of the inorganic compound and the phenyl group of the organic compound. It was speculated that the inorganic compound and the organic compound are strengthened by the π-π interaction. Moreover, since the inorganic compound and the organic compound are strengthened by the π-π interaction, it is presumed that the function of the cation exchange group is not impaired and a higher function is exhibited. Considering Experimental Examples 4 and 5 in which a sulfo group, which is a cation exchange group, was introduced after the complexation, as compared with Experimental Examples 4 and 5, Experimental Example 1 having a sulfo group before the complexing The mechanical strength and selectivity retention ratio of ˜3 were high. Regarding this, it was speculated that if the sulfonation treatment was performed after the complexation, the structure of the complex was adversely affected. Therefore, it was found that it is preferable to perform a composite of an inorganic compound and an organic compound after sulfonation. Moreover, as a result of evaluating gas permeability in Experimental Example 8, it was confirmed that ethylene permeates selectively as compared with ethane.
本発明は、フィルターやハニカム構造体などの機能材の分野に利用可能である。 The present invention can be used in the field of functional materials such as filters and honeycomb structures.
10 構造体、11 端面、12 セル、14 隔壁部、14a 粗粒部、14b 細粒部、15 内表面、16 機能層、17 端面、18 シール部。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
陽イオン交換基を有していてもよいポリマーである有機系化合物と、を備え、
前記無機系化合物及び前記有機系化合物の少なくとも一方には陽イオン交換基を有しており、前記無機系化合物と前記有機系化合物との分子間にπ−π相互作用が働いており、
前記陽イオン交換基は、Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Ni、Co及びFeから選ばれる1以上の金属イオンが結合しており、
複数の成分からなる流体に含まれる特定の成分を選択的に透過する分離膜である、
有機無機複合体。 An inorganic compound which is a hydrolyzate of a metal alkoxide and may have a cation exchange group ;
An organic compound that is a polymer that may have a cation exchange group ,
At least one of the inorganic compound and the organic compound has a cation exchange group, and a π-π interaction works between molecules of the inorganic compound and the organic compound,
The cation exchange group is bonded with one or more metal ions selected from Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ni, Co and Fe,
A separation membrane that selectively permeates a specific component contained in a fluid composed of a plurality of components.
Organic inorganic composite.
前記基材上に形成された請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機無機複合体と、
を備えた構造体。 A substrate;
The organic-inorganic composite according to any one of claims 1 to 7, formed on the base material,
A structure with
前記無機系化合物及び前記有機系化合物の原料として陽イオン交換基を有していない物質を少なくとも用い分子間にπ−π相互作用が働く状態で前記無機系化合物と前記有機系化合物とを複合化しその後陽イオン交換基を導入するか、又は前記無機系化合物及び前記有機系化合物の原料のうち少なくとも一方に陽イオン交換基を有する物質を少なくとも用い分子間にπ−π相互作用が働く状態で前記無機系化合物と前記有機系化合物とを複合化し、有機無機複合体を得る複合化工程、を含み、
前記陽イオン交換基は、Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Ni、Co及びFeから選ばれる1以上の金属イオンが結合している、
有機無機複合体の製造方法。 An inorganic compound which is a hydrolyzate of a metal alkoxide and may have a cation exchange group, and an organic compound which is a polymer which may have a cation exchange group , the inorganic compound and the At least one of the organic compounds has a cation exchange group, and is a method for producing an organic-inorganic composite that is a separation membrane that selectively permeates specific components contained in a fluid composed of a plurality of components. ,
The inorganic compound and the organic compound are combined in a state where a π-π interaction acts between molecules using at least a substance having no cation exchange group as a raw material for the inorganic compound and the organic compound. Thereafter, a cation exchange group is introduced, or at least one substance having a cation exchange group in at least one of the raw materials of the inorganic compound and the organic compound is used in a state where a π-π interaction works between molecules. A compounding step of compounding an inorganic compound and the organic compound to obtain an organic-inorganic complex,
The cation exchange group is bonded with one or more metal ions selected from Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ni, Co and Fe.
A method for producing an organic-inorganic composite.
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