巻頭 言

教員養成大学から見た理科教育
神大阪教育大学

月末、今回の巻頭言の依頼を頂戴しました。最初はためらったものの、本年 月より理事として就任させて頂いているので、お引き受け致しました。そこで、
ここでは教員養成大学に所属する私が最近強く感じている事を書かせて頂くことにし、巻頭言としたいと思います。これは大学院生を主とした研究活動をコアとし学会活動を行われている先生方には、少し驚かれる
内容かもしれません。
私の吸着学会との出会いは、大阪教育大学へ赴任した時です。当時上司であった石川達雄教授（現名誉教授）から、「神鳥さんは溶液系でタンパク質吸着を研究してみてはどうか」との指針を頂きました。それ以降、私は水溶液中での主としてアパタイト粒子へのタ
ンパク質吸着をメインテーマとして研究を行ってきました。それまでアパタイトに関する知識はほとんど無かった私が、それ以降 年間も研究して来られたのは、ひとえに実験を行ってくれた学生達のおかげと感謝しています。
私が所属する大阪教育大学は教員養成大学であるため、ほとんどの学生は卒業後小・中・高校の教師となります。研究実験と 月末にある教員採用試験の勉強の両方を行うため、大変忙しい日々を送ります。しかし、教員養成大学の学生は真面目で、こつこつと実験を行い、良い結果を出してくれます。
さて一方、教員養成系大学（一部の総合研究大学を除いて）の現状を見れば、どこでも財政難による教員の不補充が続いています。また最近の文部科学省は、教員養成系大学には小学校教師になる学生が多数であるため、理科は物理学・化学・生物学・地学の 分野で構成されているという重要な点を軽視しているように思われます。教員養成系大学でも中学校・高等学校の教師を輩出しているにもかかわらず、実際にはその専門性はどんどん軽視されていく傾向が見受けられます。実際、年度の教育職員免許法の改訂にともなって、私の大学でもカリキュラム改革がなされました。具体的には前出の 分野の学生実験の内、中学校教員養成コースにおいては、それまで初級ならびに上級実験が 分野全て必修だったものが半期の初級実験だけへと減らされました。さらに小学校教員養成コースにおいては、このような縛りは無く、最低 つの分
野の初級実験の履修だけでも卒業可能となりました。

―

鳥

和

彦

このように、最近 年間で卒業し教師となった人達
は、それ以前の先生達と比較して学んだ理科の内容は大変浅いと言えます。このような現状から、私は将来の理科教育から実験が消えてゆくのではないかと心配しています。また、理科専攻を卒業した教師でも、子供達に理科に対する興味・感心を抱かせることが出来ず、将来理科系に進学する学生が減少するのではないかと強い危惧を抱いています。最近、大学新入生の科
学的思考力が落ちたと感じられている先生方が多くおられると思いますが、これは「ゆとり教育」ばかりではなく、上で述べたような流れが大きな原因ではないかと考えられます。
このような事を書いている中、現在中教審答申に基づき教員養成学部の大学院の大括り化（理科教育専攻の場合、数学ならびに技術教育講座と統合して一つの専攻となり、大学院の教員定数が 割程度に縮小されるという計画）について文科省から改革への対応を求められています。これも、理科という教科を越えたさらに大きなレベルでの教科の軽視につながる流れの一
つの例と思われます。
上記のような大変難しい事態の中ではありますが、微力ながらこれからも実験を通して理科の楽しさを子供達に伝えることの出来る教員を養成し、吸着学会に貢献していかなければならないと、強く感じているところです。吸着学会の会員の皆様、今後ともどうか宜
しくお願い申し上げます。
神鳥和彦
大阪教育大学理科教育講座 教授
略歴年 月 東京理科大学大学院理工学研究科博士課程工業化学専攻修了
年 月 工学博士（東京理科大学）年 月 東京理科大学工学部工業化学科
助手
年 月 アメリカ合衆国テキサス大学に博士研究員として留学
年 月 大阪教育大学教育学部理科教育講座助教授
年 月 大阪教育大学教育学部理科教育講座教授 現在に至る―

第回日本吸着学会研究発表会のお知らせ

会
会

期：平成 年 月 日㈭、 日㈮
場：徳島大学地域連携プラザ（〒 ‐徳島市南常三島町 丁目 番地）
交通アクセスの詳細につきましては、徳島大学ホームページをご参照ください。
（http://www.tokushima-u.ac.jp/access/shinkura̲josanjima/）
宿
泊：各自で手配をお願いいたします。JR 徳島駅周辺が便利です。
講 演 会 場：徳島大学地域連携プラザ・ Ｆ地域連携大ホール［常三島けやきホール］（口頭発表）および Ｆ多目的室 （ポスター発表）
発 表 要 領：口頭発表：講演 分、質疑 分、交代 分。プロジェクター（Power Point）
での発表をお願いします。
ポスター発表：発表時間 時間分。ポスターサイズは、横 cm 程度、縦cm 程度。
参加登録費：［当日登録］日本吸着学会・協賛学会会員： ， 円（官・学）、 ， 円（産）
、 ， 円（学生）
非会員： ， 円（官・学）、 ， 円（産）
、 ， 円（学生）※参加登録費は要旨集代を含みます。
懇 親 会： 月 日㈭ 徳島大学工業会館メモリアルホール（詳細は学会会場にてご案内いたします。
）
懇 親 会 費：［当日登録］一般 ， 円、学生 ， 円
研究発表会ホームページ：http://www.j-ad.org/annual̲meeting/（最新情報はホームページでご確認下さい。
）
実行委員会（連絡先）：〒 ‐徳島市南常三島町 丁目 番地
徳島大学大学院ソシオテクノサイエンス研究部 加藤 雅裕
E-mail：adsorption29＠gmail.com、TEL＆FAX： ‐ ‐

―

―

第
●第

日目

： − ：
［座長
‐

加納

回日本吸着学会研究発表会プログラム
平成

年

月

日㈭

口頭発表［地域連携プラザ

Ｆ地域連携大ホール（常三島けやきホール）］

博文（千葉大）］炭素ミクロ孔へのプロトン吸着に伴うアニオン種の過剰吸着（岡山大院自然・新潟大院自然）西政康、○大久保貴広、板谷篤司、黒田泰重‐

黒鉛層間にアルカリ金属と共挿入された有機分子の運動状態解析（岡山大院自然・金沢大院自然）○後藤和馬、杉本千佳、丸山寿史、瀧澤智昭、宮東達也、水野元博、石田祐之‐

タンニンゲルの HCl 処理によるカーボンクライオゲルの細孔特性の向上（京大院工）○田門肇、奥村拓也、鈴木哲夫

： − ：
［座長
‐

大久保

口頭発表
貴広（岡山大）］有機カルボン酸塩を原料としたメソポーラス炭素の合成（豊田中研）○瀬戸山徳彦、竹内要二‐

カーボンナノ空間を利用した Li と SnO の反応性向上（長崎大院工）○森口勇、小路慎二、瓜田幸幾‐

カーボンメソ細孔におけるクラスター関与フィリング機構（信州大環エネ研）Pina-Salazar EZ、 Vallejos-Burgos FE、○金子克美

： − ：
［座長

田門

Ａ‐ 招待講演

口頭発表
肇（京都大）］
奨励賞（カルゴン

カーボン

ジャパン賞）受賞講演

カーボンナノ細孔内における物質構造の特異性解明（長崎大）瓜田幸幾： − ：昼食（理事・評議員会）： − ：ポスター発表（地域連携プラザ

F 多目的室――）： − ：
［座長
‐

森口

口頭発表
勇（長崎大）］

カーボンナノ細孔体による低温域でのメタン同位体分離（信州大環エネ研）○伊藤博光、南太規、秋山真吾、金子克美‐

吸湿活性炭層の有機ガス破過と破過時間推算モデルの適用（労働安全衛生総研）○安彦泰進、古瀬三也、高野継夫‐

微小な Ni クラスターを担持した多孔質炭素の水素吸脱着挙動（東北大多元研）○西原洋知、大嶽文秀、カストロ−ムニスアルベルト、糸井弘行、丸山純、京谷隆‐

炭酸カリウム−カーボンアエロジェルナノコンポジットの二酸化炭素貯蔵特性（千葉大院理）楊光、駱紅超、大場友則、○加納博文

： − ：
［座長
‐

遠藤

口頭発表
明（産総研）］

有機プレカーサピラー法による結晶面制御チタニア・グラフェンコンポジットの合成と光触媒活性（産総研）○王正明、梁建波、根岸信彰、吉澤徳子‐

光触媒性チタンアパタイトを用いたタンパク質吸着ならびに分解に関する研究（大阪教育大・富士通）○神鳥和彦、桶谷誠、若村正人‐

多孔性 TiO ／SiO 複合体によるアセトアルデヒド蒸気の吸着・濃縮と光分解（豊橋技科大院工）○山口祥、松本明彦

： − ：
［座長
‐

松本

口頭発表
明彦（豊橋技科大）］分子吸着による薄膜細孔解析における定容法と偏光解析法の比較（TRC）○吉本茂、伊藤賢志、細見博之、高井良浩‐

非破壊でのゼオライト膜に対する窒素吸着測定および細孔径分布評価（早大先進理工・早大理工総研・JST-CREST）○瀬下雅博、松本亘平、松方正彦： − ：日本吸着学会総会［地域連携プラザ

Ｆ地域連携大ホール（常三島けやきホール）］
奨励賞（カルゴン

カーボン

ジャパン賞）
・技術賞

与式
： − ：

懇親会［徳島大学工業会館メモリアルホール］

―

―

授

●第

日目

： −

平成

年

月

日㈮

：

口頭発表

［座長

加藤

雅裕（徳島大）］‐X ゼオライトの CO‐N 混合ガス吸着特性（JFE スチール）○紫垣伸行、原岡たかし、茂木康弘、鷲見郁宏‐

ゼオライトを用いた CO 吸着分離における陽イオンの影響（豊橋技科大院工）○長谷川惠一、長谷川雄士、松本明彦‐

CaA ゼオライトを利用した室温における CO の特異吸着（岡山大院自然）○坂元湧太、織田晃、大久保貴広、黒田泰重

： − ：
［座長
‐

田中

口頭発表
秀樹（京都大）］水分共存下における金属酸化物メソ多孔体の CO 吸着特性（産総研）○上村佳大、下村真理江、遠藤明‐

固体吸収材を用いた燃焼排ガスからの CO 分離回収
（RITE）○藤木淳平、山田秀尚、Firoz A. Chowdhury、後藤和也、沼口遼平、来田康司、余語克則‐

ハロゲン結合に基づく特異な二酸化炭素吸着能を有する多孔性金属錯体（京大 iCeMS）○松田亮太郎、Kanoo Prakash、堀彰宏、北川進

： − ：
［座長
‐

近藤

口頭発表
篤（東京農工大）］

エアロゾルプロセスで合成した磁性ナノ粒子内包 MOF の吸着挙動（広大院工）○久保優、森山黎奈、島田学‐

ゼオライト型錯体結晶 ZIF‐ の静的・動的吸着特性（関西大工）○田中俊輔、藤田浩介、三宅義和、Van der Perre, S.、Remi, J.C.S.、Baron, G.V.、Denayer, J.F.M‐

固体 NMR で見る多孔性配位高分子 ZIF−のリンカーダイナミクス（阪大院理・阪大博物館）○中井雅子、山谷達也、上田貴洋： − ：昼食（運営委員会、Adsorption News 編集委員会）

： − ：

口頭発表

［座長

久保

優（広島大）］――

‐

一次元銅配位高分子のゲート吸着メカニズム解析（東農工大院工）○近藤篤、鈴木貴幸、小谷亮介、前田和之‐

レイヤー積層型配位多孔体が示すゲート吸着挙動の可視化とモデル化（京大院工）○平出翔太郎、田中秀樹、宮原稔‐

Adsorption kinetics from non-equilibrium isotherms（Center for Energy and Environmental Science, Shinshu University）○Fernando Vallejos-Burgos

： − ：
［座長
‐

上田

口頭発表
貴洋（大阪大）］規則シリカ多孔体における毛管凝縮挙動の熱力学的モデル（京大院工）○平塚龍将、田中秀樹、宮原稔‐

イオン液体 Emim［EtSO ］による SBA‐の表面修飾と吸着挙動の解明（信州大理）○是兼由李子、浅倉啓介、内田太郎、尾関寿美男、飯山拓‐

Water sorption in cement mesopores via molecular simulations（NICHe‐Tohoku University）○Patrick A. Bonnaud

： − ：
［座長
‐

飯山

口頭発表
拓（信州大）］

容量法によるシリカゲル吸着剤層内の吸脱着挙動評価（金沢大）○大坂侑吾、小谷将平、辻口拓也、児玉昭雄‐

水分吸着特性を制御した省エネルギー型シリカゲルロータの開発（西部技研）○島田隆寛、黒田彩子、屋形知尋、井上宏志‐

自己組織化ナノ材料を用いた随伴水処理技術の開発（産総研）○小木曽真樹、青柳将

： − ：
［座長
‐

児玉

口頭発表
昭雄（金沢大）］ヘキサシアノ鉄酸金属錯体を用いた電気化学的 Cs 回収における高効率吸着電極の開発（産総研）○陳栄志‐

アミド型配位子を導入した分離剤による希土類元素の吸着特性評価（産総研）○尾形剛志、成田弘一、田中幹也‐

ホタテ貝殻粉末を用いた Sr イオンの吸着性能評価（東理大）○三原史寛、竹内謙、田村早苗、秋山好嗣、井手本康、向後保雄――

ポスター発表（地域連携プラザ
P‐

Ｆ多目的室

）

ハイドロゲル担持木炭の湿度制御性能（大阪市工研）○長谷川貴洋、岩崎訓、丸山純P‐

カーボンナノチューブへの水蒸気吸着挙動（徳島大院工）○中島功貴、堀河俊英、Wei-Hung Chiang、外輪健一郎、J. R. Alcántara Avila

P‐

カーボンナノチューブによるタミフルの液相吸着挙動（清華大・産総研）王文龍、呉乾元、○王正明、胡洪営

P‐

ポーラスカーボンへの液相吸着における吸着質分子の NMR による動的挙動観察（徳島大院工）○秋山雅彦、久保田智史、堀河俊英、吉田健、外輪健一郎、J. R. Alcántara Avila

P‐

有機鋳型法を用いて合成したメソポーラスカーボンのビスフェノールＡ吸着特性（関西大工）○岸本恭兵、奥野太一、三宅義和、田中俊輔

P‐

新規な感温性ゲルを用いた水中の疎水性有害物質の吸脱着特性（広大院工）○後藤健彦、原幸太郎、飯澤孝司

P‐

GCMC 法によるスリット型炭素細孔へのブタノールの吸着シミュレーション（東京電機大院）○塚田昇太郎、延澤聡美、類家正稔

P‐

GCMC 法によるシリンダー型炭素細孔へのギ酸、酢酸の吸着シミュレーション（東京電機大院）○根上周、横倉亜唯、類家正稔

P‐

GCMC 法によるスリット型炭素細孔へのアセトンの吸着シミュレーション（東京電機大院）○伊藤正彦、類家正稔

P‐

GCMC 法によるスリット型炭素細孔へのシクロヘキサン、および六員環環状エーテルの吸着シミュレーション（東京電機大院）○下山隆央、田島佳祐、類家正稔

P‐

窒素含有カーボンの CO 吸着特性
（RITE）○藤木淳平、余語克則

P‐

賦活処理による Fe 分散ナノカーボンのバイオディーゼル合成触媒としての機能向上（京大院工）○綱内翔一、山田貢平、佐野紀彰、田門肇P‐Enhancement in hydrogen storage of single-walled carbon nanohorns hybridized with metallic nanoparticles（京大院工）○Suntornlohanakul Tatporn、佐野紀彰、田門肇

P‐

金属成分を添加した繊維状活性炭の細孔構造及び吸着特性（アドール）宇山豊樹、○中野智康

P‐

天然由来酸化鉄を用いて作製される多孔質炭素における細孔分布の熱処理温度変化（岡山大院自然）○日浦登和、後藤和馬、大久保貴広、高田潤、石田祐之

P‐

水素同位体分離を指向したゼオライト−炭素複合多孔体の in silico 合成（京大院工）○杉原圭亮、田中秀樹、宮原稔

P‐

水素同位体の吸着分離に関する基礎検討（金沢大院自然）○松本彬、小川拓郁、大坂侑吾、辻口拓也、児玉昭雄

P‐

温度スイング吸着（TSA）法による CO 除去・CO 分離回収
（西部技研）○井上宏志、岡野浩志

P‐

多孔体の弾性変形を利用した水蒸気吸脱着挙動の可逆的制御（東北大多元研）○野村啓太、西原洋知、京谷隆P‐

非焼成調湿セラミックスの作製と水蒸気吸着特性（道総研）○執行達弘、野村隆文

P‐

種々の金属種で置換したアルミノリン酸塩系ゼオライトの水蒸気吸脱着挙動（徳島大）○佐藤文香、加藤雅裕、中川敬三、杉山茂

―

―

P‐

メソポーラスシリカの水蒸気吸脱着挙動のモデル化（九州大）○大西理、宮崎隆彦、小山繁、Bidyut Baran Saha、Skander Jribi

P‐

除湿暖房を目的としたデシカントロータの湿度スイング操作と吸着等温線形状の影響（金沢大院自然）○神田優、辻口拓也、大坂侑吾、児玉昭雄

P‐

細孔径分布が異なるシリカゲルハニカムの水蒸気吸脱着挙動と有効拡散係数による整理（金沢大院自然）○山崎雅、辻口拓也、大坂侑吾、児玉昭雄

P‐

液相カフェイン吸着における粘土鉱物の層間拡大挙動（信州大理・信州大工・キリン・信州大環エネ研）○吉田匠、藤田真彦、松本純平、岡田友彦、山本研一朗、
塩野貴史、内田太郎、飯山拓P‐

ELM‐ が示すゲート現象の NMR 法による解析（千葉大院理）○大峽和紀、大場友則、加納博文

P‐

ELM‐ のガス吸着におけるゲート現象の多様性

P‐

多孔性配位高分子 ZIF‐ の蒸気吸着速度とその温度依存性（千葉大院理）◯都甲真利、加納博文（阪大院理・阪大博物館）○山谷達也、中井雅子、上田貴洋
P‐・H O へのいくつかの炭化水素分子の吸着特性とゲート効果発現特性［Cu(dhbc) (4,4ʼ-bpy)］（石巻専修大理工）○菊池尚子、山崎達也

P‐

He による死容積測定が吸着等温線に与える影響（産総研）○下村真理江、吉田将之、遠藤明P‐

吸着分子をプローブとした細孔表面ラフネスの同定手法開発（京大院工）○高田健斗、平塚龍将、田中秀樹、宮原稔

P‐

狭分子量分布ポリフルオレンを用いた金属酸化物への液相物理吸着：紫外可視吸収／蛍光分光法による吸着
挙動の実時間追跡（奈良先端大院）○山崎一樹、中尾亜矢子、藤木道也

P‐

親水基を導入したアクリレートゲルの有機溶媒収着温度依存性（東洋大）○清田佳美

P‐

アミド型配位子を導入した高分子吸着剤による希土類元素の選択的回収（産総研・早大）○柿沼遼、尾形剛志、所千晴、田中幹也

P‐

Gehlenite-typed long lasting phosphors supported Ag/AgCl photocatalyst for dye degradation（AIST）○呉浩怡、王正明、小池和英

P‐

重金属フリーメソポーラスシリカ触媒によるイソブタンの酸化脱水素反応（徳島大・三菱レイヨン）○三栖央頌、永廣卓哉、中川敬三、加藤雅裕、杉山茂、加藤裕樹、二宮航P‐キュービック構造を有するメソポーラスシリカ層で被覆された炭素担持 Pt 触媒の調製（徳島大）○西田優、星野尾知也、中川敬三、加藤雅裕、杉山茂

P‐

CuO 層で被覆された CeO ナノロッド触媒の調製と低温 PM 燃焼反応
（徳島大）○手塚祥貴、片山恵、大島卓也、中川敬三、加藤雅裕、杉山茂

P‐

リン系界面活性剤を利用したハイドロキシアパタイトナノ粒子の設計と構造評価（徳島大・三菱ガス化学・成蹊大）○吉田晶、荒井裕佳、中川敬三、加藤雅裕、杉山茂、梶原靖子、青柳里果

P‐

亜硝酸性窒素の湿式還元分解への構造体触媒の応用（徳島大・日本ピラー工業）○福島尚純、福井大智、中川敬三、加藤雅裕、杉山茂、林幸美、荒井裕佳、赤
松正守

―

―

推定構造を図研究ハイライトに示す。この B 環のヒドロキシル基は金属イオンに対する高い親和性を有していることから、タンニンを金属分離材料として利用することが考えられる。しかしながら、このタンニン自体は水溶性であるため、そのままでは金属イオンを対象とした分

機能性高分子を利用した
液相吸着剤の開発

離材料として使用できない。そこで、ゲル化によって不溶化したタンニンゲルを吸着剤として使用する。塩Functional-Polymer Based Adsorbents
for Liquid-Phase Adsorption
佐賀大学大学院工学系研究科循環物質化学専攻
Department of Chemistry and Applied Chemistry
Saga University

森

貞

真太郎

Shintaro Morisada

基性下において、縮合型タンニンの一つであるワット
ルタンニンをホルムアルデヒドで処理すると、A 環の強い求核性により、C‐ 位と C‐ 位において架橋反応が起こり、ゲル化する。このようにして得られた
タンニンゲルは、金属イオンとの親和性を示す B 環のヒドロキシル基が残ったままであるため、吸着剤として起用できると考えられる。実際、筆者らはパラジ．はじめに

ウムイオン Pd
（II）や白金イオン Pt（IV）等の貴金属イ

多様な分子構造を持つ高分子材料は、その構造と組

オンやホウ素といった有害金属に対する吸着挙動の検合せに応じて様々な機能や物性を発現することから、討を行い、その有用性を示してきた − ）。また、他のあらゆる分野で利用されている。吸着の分野においてグループからもタンニンを用いた吸着剤に関する研究も古くからイオン交換樹脂をはじめとする多くの高分が数多く報告されている（引用文献 − ）の緒言を参照

子吸着剤が利用されており、現在も盛んに開発・研究

されたい）
。

が行われている。筆者もこれまで、天然由来の高分子

ここで、タンニンゲルによる貴金属吸着メカニズムからなるタンニンゲル吸着剤や、合成系高分子を用いについて、Pd（II）を例として簡単に説明する。水溶液

た感温性高分子吸着剤といった液相吸着剤の開発に取中における金属イオンは、その pH や共存する溶質のり組んできた。本稿ではそれらについて紹介する。

濃度・種類に応じ、種々の錯体種を形成する。例えば、貴金属の浸出液の多くは塩化物イオンを含む酸性水溶．天然系高分子吸着剤タンニンゲル液であり、この塩化物イオンは水分子とともに Pd（II）．．タンニンゲルの特徴と安定な錯体 PdCl（H O）− を形成する 、 ）。この Pd

天然由来の高分子であるタンニンは、樹皮等に多く（II）
錯体とタンニンゲル中のヒドロキシル基との間で含まれており、水で簡単に抽出できる素材である。そ配位子置換反応が起こり、Pd（II）−タンニン錯体を形の化学構造から、タンニンは加水分解型と縮合型に大成することで Pd（II）
はタンニンゲルに吸着される。

別される。加水分解型タンニンは、ポリフェノールと

ただし、Pd（II）と塩化物イオンの配位結合は非常に強）没食子酸およびそのエステル誘導体である 。一方のいため、タンニンゲルによる配位子置換反応は主に水縮合型タンニンはカテキン類の縮合物であり、多数の分子との間で起こると考えられる。従って、Pd
（II）
錯

）

ヒドロキシル基を有している 。その単位ユニットの体中の塩化物イオンの配位数が大きくなるとタンニンによる配位子置換反応が起こりにくくなり、タンニン
ゲルによる Pd
（II）の吸着量は減少してしまうという問題がある ）。
．．アミン改質タンニンゲル
前述したように、タンニンゲルによる貴金属イオンの吸着は、金属錯体の安定性に大きく影響を受ける。
錯体の安定性に関するよく知られた理論に HSAB 則（Hard and Soft Acid and Base Theory）がある。

図

縮合型タンニンの単位ユニットの推定構造（R ＝OH and
R ＝H, phloroglucinolic; R ＝R ＝H, resornolic; R ＝H and
R ＝OH, pyrogallolic; R ＝H, catecholic; R ＝OH,
pyrogallolic））―

HSAB 則とは、ルイス酸とルイス塩基の相性をさおよび軟らかさ

硬という表現で分類したものであり、一般的に硬い酸は硬い塩基と、軟らかい酸は軟らかい―図

タンニンゲル（TG）および ア ミ ン 改 質 タ ン ニ ン ゲ ル（ATG）による Pd（II）吸着量および Pt（IV）
吸着量の経
時変化（
K,［HCl］＝ ． M,［Pd］ini=［Pt］ini＝ mM）

図

ATG による Pd（II）と Pt（IV）の相互分離（＝ ． M,［Pd］ini=［Pt］ini＝ mM）

K, ［HCl］

塩基と強い結合を形成する ）。この HSAB 則によるど吸着できない Pt（IV）も、ATG によって吸着すること、貴金属イオンは軟らかい酸であり、タンニンゲルとができる。このように、アミン改質によって貴金属

中のヒドロキシル基は硬い塩基であることから、Pdイオンに対するタンニンゲルの吸着能力を大きく改善（II）等の貴金属イオンとタンニンゲルとの配位結合はすることに成功した。

あまり強いものではないと考えられる。従って、ヒド

Pd と Pt は化学的性質が似ていることから、相互分

ロキシル基よりも軟らかい塩基として働く官能基をタ離が困難な組み合わせとして知られている。図ンニンゲルに導入することで、貴金属イオンに対するしたように、ATG は Pt（IV）よりも Pd
（II）
に対して

タンニンゲルの吸着能力の向上が期待できる。ここで高い吸着能力を有していることから、ATG を Pd
（II）

著者らは、タンニンの一種であるエピガロカテキンの/Pt（IV）混合系に適用することで、それらの相互分離

アミン改質という Kida らの研究に着目した ）。彼らが期待できる。実際に ATG を Pd
（II）
/Pt（IV）混合系

は、エピガロカテキンをアンモニア水で処理することに適用した結果を図で、C‐位のヒドロキシル基をアミノ基に置換でき

て Pd
（II）
/Pt（IV）混合系から Pd（II）のみを選択的に吸ると報告していた。アミノ基は、HSAB 則において着分離することができた。吸着の初期段階では Pd
（II）

に示

ATG によっに示す ）。期待通り、硬い塩基に分類されるが、ヒドロキシル基よりは軟らと Pt（IV）のいずれも ATG によって吸着されるが、Pt

かい塩基である。タンニンのゲル化後も C‐（IV）はすぐに脱着されていることがわかる。これは、位のヒドロキシル基は残っていることから、タンニンゲルで（II）間の配位結合の方が ATG―Pt（IV）間より
ATG―Pdもヒドロキシル基をアミノ基に置換できると考えられも安定であるため、いったん吸着された Pt（IV）が Pd

る。実際、タンニンゲルをアンモニア水で処理し、処（II）によって置換されたのだと考えられる。

理前後のタンニンゲルの元素分析測定および固体 C‐．．チオシアン酸イオン導入タンニンゲル

NMR 測定を行ったところ、タンニンゲルの C‐

位にアミノ基が導入できていることが確認された 、）。

このように、アミン改質することでタンニンゲルの吸着能力を大きく改善することができた。しかし、塩このようにタンニンゲルのヒドロキシル基をより軟化物イオン濃度が−M を超えるレベルになると−らかいアミノ基に置換することで、Pd（II）や Pt（IV）

PdCl や PtCl が支配的な錯体となり、ATG であっに対する吸着能力がどの程度向上したかについて検討ても吸着することが困難となる ）。そこで、アミノ基を行った 、）。図

に未改質のタンニンゲル（TG）とア

よりもさらに軟らかい塩基であるチオシアン酸イオン

ミン改質タンニンゲル（ATG）
による Pd（II）
および PtSCN−をタンニンゲルに導入することで、モル濃度レ（IV）の吸着量の経時変化を示す。ただし、このとき

ベルの塩化物イオンを含む水溶液でも使用可能な吸着［Pt］の貴金属イオンの初期濃度は
［Pd］
ini =
ini＝

mM

剤の開発を試みた 、）。ただし、タンニンゲルへの SCN−である。これより、Pd（II）
は ATG、TG のいずれ のの導入は、酸性水溶液中においてプロトン化したタンゲルにも吸着されるが、その吸着速度は ATG の方がニンゲル中のヒドロキシル基との静電的相互作用にはるかに大きいことがわかる。また、TG ではほとん

よって行った。図――には、塩酸濃度

M におけるチ

界溶液温度（Lower Critical Solution Temperature,
LCST）を持つ ）。LCST 以下の温度において PNIPA
は 水 に 可 溶 で あ る が、LCST 以 上 の 温 度 に な る とPNIPA は水から析出し、凝集する。再び温度を LCST
以下に戻すと PNIPA は水に再溶解する。このような特徴を持つ PNIPA を吸着剤として利用するためには、
不溶化・固体化する必要があり、シリカ粒子などの固体表面にグラフト重合するか、ジビニルモノマーと共重合することでゲル体（NIPA ゲル）として用いる方法が代表的である。
水中において NIPA ゲルは、PNIPA の LCST 以下
図

タンニンゲル（TG）およびチオシアン酸イオン導入タ
ンニンゲル（SCN-TG）による Pd（II）吸着量と SCN-TG
K, ［HCl］＝ ． M,
による SCN−保持率の経時変化（［Pd］ini＝ ． mM）の温度では膨潤しているが、LCST 以上になると高分子鎖の脱水和によって収縮状態となる。NIPA ゲルは、
このような体積相転移を可逆的に示す。言い換えると、NIPA ゲルは LCST である

K 付近を境に、親水的オシアン酸イオン導入タンニンゲル（SCN-TG）の Pd

性質から疎水的性質へと可逆的に変化するのである。

（II）
吸着量の経時変化を TG の結果とともに示す。ここのような性質を持つ NIPA ゲルを、水溶液中の微れより、TG ではほとんど Pd（II）を吸着できない塩酸

量な疎水性化合物を対象とした吸着剤として適用する濃度でも SCN-TG によって速やかに Pd
（II）
を吸着で

と、相転移温度以上において疎水性化合物を吸着し、きることが分かる。このような、Pd（II）
吸着能力の大相転移温度以下にすると吸着した疎水性化合物を脱着−

幅な改善は、タンニンゲル中に保持された SCN の Pd

できることが報告されている ）。このように温度操作（II）に対する高い錯形成能力によるものだと考えられによって物質を可逆的に吸脱着することを温度スイン−

る。また、SCN は静電的相互作用のみでタンニンゲ

グ吸着という。NIPA ゲル以外にも同様の温度スイン

ル中に保持されているため、水溶液中への SCN−の漏グ吸着挙動を示す感温性高分子ゲルとしては、poly

出が懸念されたが、数時間程度ではそのような漏出は（vinyl methylethyl）
ゲル 、 ）、光架橋性ゲル 、 ）、poly

ほとんど起こらないことも確認された。さらに高い塩（vinyl alcohol）ゲル 、 ）が報告されている。

酸濃度でも検討を行ったところ、［HCl］＝．．NIPA-DMAEMA ゲルによるタンパク質の温度

M になってもほとんど吸着能力が落ちないこともわかった。こスイング吸着れより、実際の貴金属浸出液のようなモル濃度レベル

前節で紹介したゲルは、いずれもゲル自体の親水性の塩酸酸性水溶液においても、SCN-TG は使用可能な／疎水性の変化を利用することで、疎水性化合物の温吸着剤であるといえる。

度スイング吸着を実現しており、最も単純な感温性高分子吸着剤であるといえる。そこで筆者らは、NIPA．感温性高分子ゲル吸着剤と官能基モノマーを共重合することで、タンパク質の温度や光、pH などの外部刺激に応じて性質や状態

一 種 で あ る ウ シ 血 清 ア ル ブ ミ ン（bovine

serumが変化する高分子を刺激応答性高分子と呼ぶ。このよalbumin,

うな刺激応答性高分子を吸着剤として利用し、外部刺た。この BSA は激によって吸着質の吸着と脱着を制御できるようにな

溶液中では pH ．（等電点）以上で負に帯電していれば、溶離プロセスの簡略化による省資源・省プロセる ）。そこで吸着剤として、NIPA ゲルに三級アミノ

BSA）の温度スイング吸着の実現を目指し―

K に変性温度を有し ）、水ス化につながる。その中でも、温度に応じて性質が変基を有する ‐
（dimethylamino）ethyl

化する感温性高分子を利用した吸着剤に関する研究は（DMAEMA）を共重合したゲル（NIPA-DMAEMA

これまで数多く報告されている。筆者らもタンパク質ゲル）を用いることとした ）。
NIPA-DMAEMA ゲ ル お よ び NIPA ゲ ル に よ るや芳香族化合物をターゲットとした感温性高分子吸着剤の開発にこれまで取り組んできた− ）。

BSA の温度スイング吸着実験の結果を図Poly（ -isopropylacrylamide）（PNIPA）は最もよく知られた感温性高分子であり、methacrylate

K 付近に下限臨―に示す。

ただし、NIPA-DMAEMA ゲルのモノマー比は NIPA/DMAEMA＝ ／ （仕 込 み 比）で あ り、BSA の 初―図NIPA-DMAEMA ゲルおよび NIPA ゲルによる BSA の
ppm）
温度スイング吸着挙動（［BSA］ini＝期濃度は［BSA］
ini＝は

SSS-VBTA ゲルおよび NIPA ゲルによる bisphenol-A の
温度スイング吸着挙動（［bisphenol-A］
ini＝ ． mM）

ppm とし、温度スイング操作

A などを対象とした感温性吸着剤として有用である

K で行った。これより、NIPA のみかと思われる。しかし、実際に産業排水のような大量のらなるゲルでは BSA を全く吸着できないのに対し、

水から NIPA ゲルを用いて疎水性化合物を吸着・除DMAEMA を共重合することで BSA を吸着できるよ

去するためには、大量の水を加熱するための膨大なエ

うになることがわかる。これは、DMAEMA の有すネルギーが必要となる。つまり、感温性高分子を利用る三級アミノ基が水中において正に帯電することで、した吸着剤によって大量の水から疎水性化合物を負に帯電している BSA を静電的相互作用により吸着

吸着・分離する場合、常温で疎水性化合物を吸着したするためだと考えられる。また、系の温度をKか後、少量の温水中で脱着操作が で き る こ と が 望 まK に 昇 温 す る こ と で、NIPA-DMAEMA ゲ ル

し い。そ こ で 筆 者 ら は、負 電 荷 を 有 す る sodiumは吸着した BSA の一部を脱着した。これは、相転移

styrenesulfonate（SSS）と正電荷を有する vinylbenzyl

温度以上である

K では、ゲルを構成する高分子鎖

trimethylammonium chloride（VBTA）からなる両性が脱水和して凝集することにより、BSA と DMAEMA

高分子電解質ゲル（SSS-VBTA ゲル）を用いることとの相互作用が立体的に阻害されるためだと推測されを考えた。この SSS-VBTA ゲルは、イオン基由来のる。このように、NIPA と DMAEMA を共重合する

親水性と芳香環由来の疎水性を併せ持っている。一般

ことでタンパク質を可逆的に吸脱着できる感温性高分

的に、温度が上昇するとイオンの水和は構造破壊的（負子吸着剤を作製することに成功した。

の水和）から構造形成的（正の水和）に変化する 、 ）。

．．SSS-VBTA ゲルによる疎水性化合物の温度ス

つまり、温度が高いほど相対的に水和が強くなるとい

イング吸着える。SSS-VBTA ゲルもイオン基を有していること

ら

Kと

図

生体内において正常なホルモン作用に影響を与える

から、温度の上昇に伴って水和が強くなり、常温時よ可能性のある化合物を内分泌かく乱（懸念）物質といりも親水的になると考えられる。その結果、疎水性化）

い、一般には環境ホルモンとも呼ばれている 。化学

合物に対して常温吸着／高温脱着という挙動を示すの

工業製品の原料として広く使用されている bisphenol-

ではないかと期待したのである。

A や alkyl phenol といったフェノール系疎水性化合物

図 には、SSS-VBTA ゲルを用いた bisphenol-A のも内分泌かく乱作用を有していると考えられており、

温度スイング吸着実験の結果を、NIPA ゲルの結果と工業排水を通して環境水中に拡散することが懸念されと も に 示 す ）。た だ し、bisphenol-A の 初 期 濃 度 はている。そのため、これらを効率よく除去する吸着剤［bisphenol-A］ini＝ ． mM で あ り、の開発が必要である。前述したように、NIPA ゲルは

温度スイング操作を行った。NIPA ゲルの場合、相転相転移温度以上で疎水性化合物を吸着し、相転移温度

移温度以上の以下で疎水性化合物を脱着することから、bisphenol-

度以下の

―

―

Kと

Kで

K において疎水性を示し、相転移温

K では親水性を示すため、疎水性化合物

ることで、高分子鎖の剛直性を低減することを考えた。
第三のモノマーとしては、吸着に大きな影響をおよぼさないものという条件を考え、親水性であり、イオン
基も芳香環も持たない-dimethylacrylamide（DMAA）を用いることとした。図 に SSS-VBTADMAA ゲルによる bisphenol-A の温度スイング吸着
挙動を SSS-VBTA ゲルの結果とともに示す ）。ただし、SSS-VBTA-DMAA ゲルのモノマー組成は仕込み
比で

：

：

である。このように、DMAA という第三のモノマーを共重合することで bisphenol-A に対する有効吸着量をある程度改善することに成功した。
これは、DMAA が加わることでゲルの剛直性が低減
し、膨潤度が大きくなったことが影響していると推測される。
図SSS-VBTA-DMAA ゲ ル お よ び SSS-VBTA ゲ ル に よ るbisphenol-A の温度スイング吸着挙動（［bisphenol-A］
ini＝
． mM）

．まとめ
タンニンをはじめとするバイオマス由来の材料は、である bisphenol-A を

K で吸着

その低コスト性・低環境負荷性から、様々な分野で盛した bisphenol-A のほぼ全てを速やかに脱着する。

K で吸着し、んに研究が行われている。多くの場合、バイオマス素

NIPA ゲルは、このような bisphenol-A に対する高温材をそのまま利用できるようなことはほとんどなく、

吸着／常温脱着を繰り返すことができる。一方、SSS-

目的に応じて何らかの処理が必要である。しかし、よVBTA ゲルはK で bisphenol-A を吸 着 し、K

り高度な系に適用することを目指して手をかけすぎたに昇温すると、

K において吸着した bisphenol-A

結果、トータルとしてのコストや環境負荷が高くなっの半量ほどを脱着した。温度をK に戻すと、SSS-VBTA ゲルは bisphenol-A を再度吸着し、てしまっては本末転倒である。筆者らのアミン改質タ

K にす

ンニンゲル（ATG）やチオシアン酸イオン導入タン

ると約半量を再び脱着した。このように、SSS-VBTA

ニンゲル（SCN-TG）は、非常に簡単な処理を施すだ

ゲルは bisphenol-A に対して常温吸着／高温脱着といけで吸着能力を大幅に改善できており、その点でも有う挙動を繰り返し示すことができるのである。図望な高分子吸着剤だといえる。

に示した温度スイング吸着実験の結果から、SSS-VBTA

一方、合成系高分子は、モノマーの組合せによってゲルと NIPA ゲルによる bisphenol-A の脱着量（吸着様々な機能を付与できる可能性を持つ点が優れている。

操作時の吸着量と脱着操作時の吸着量の差）は同程度

本稿では、タンパク質および疎水性化合物を対象としであることがわかる。温度スイング吸着では、この脱た感温性高分子ゲル吸着剤について紹介した。感温性

着量が実質的な吸着量（有効吸着量）となる。従って、を担う NIPA とタンパク質の吸着を担う DMAEMA

SSS-VBTA ゲルと NIPA ゲルは感温性吸着剤としてを組み合わせることで BSA の温度スイング吸着を実は同等の性能であるといえる。しかし、その温度依存現したが、もっと効果的な吸着部位となるモノマーが性は正反対であり、今回対象とした水中からの微量な存在するかもしれない。また、正と負の電荷を持つモ

疎水性化合物の除去の場合、常温吸着／高温脱着を示

ノマーを共重合することで、疎水性化合物に対する吸す SSS-VBTA ゲルの方が有用であるといえる。

着挙動の温度依存性が NIPA ゲルとは正反対の感温

次いで筆者らは、SSS-VBTA ゲルの有効吸着量の改善に取り組んだ。図

性高分子ゲル（SSS-VBTA ゲル）を開発し、第三のから明らかなように、SSS-

モノマー（DMAA）を添加することで有効吸着量を

VBTA ゲルは脱着操作時においても、かなりの量の改善することもできた。しかし、別の組合せによって

bisphenol-A を吸着したままである。この原因の一つ

さらに大きな有効吸着量を示す吸着剤が実現できる可として、SSS および VBTA がベンゼン環を持つため能性もある。高分子材料は、構成するモノマーの組合に高分子鎖が剛直であることが考えられる。そこで、せが無限である分、その可能性もまた無限である。いスペーサーの役割を果たす第三のモノマーを共重合す

かにして適切な選択ができるかが極めて重要である。

――

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森貞66, 373 (2002).

循環物質化学専攻

14, 621 (2008).

准教授）S. Morisada, K. Namazuda, H. Kanda, Y. Hirokawa,and Y. Nakano,

真太郎

佐賀大学大学院工学系研究科）S. Morisada, H. Suzuki, S. Emura, Y. Hirokawa,and Y. Nakano,24, 171

博士（工学）

21, 28

年 京都大学大学院工学研究科博士後期課程(2010).

修了）S. Morisada, H. Suzuki, Y. Hirokawa, and Y.
Nakano,

同年

東京工業大学大学院総合理工学研究科

119, 2968 (2011).

手）S. Morisada, K. Namazuda, S. Suzuki, N. Kikuchi,

年 同

H. Kanda, Y. Hirokawa, and Y. Nakano,助教

年 佐賀大学大学院工学系研究科

50, 12358 (2011).

准教授

現在に至る

）M. Heskins and J. E. Guillet,

専門：2, 1441 (1984).
）Y. Seida and Y. Nakano,

助

29,

―

―

液相吸着、コロイド・界面工学，化学工学

ホットトピックス

―

―

―

―

―

―

―

―

―

―

―

―

ングが生じる圧力

吸着基礎シリーズを知ることができます。

'
(!#"＝
#!
そこで以下では、図

Φ

＝βΦ

⑵

に示すようなカーボンスリッ

吸着等温線の解析法

ト型細孔を仮定し、Horváth と Kawazoe の方法に従っ−マイクロ孔径分布解析−てその平均ポテンシャルを求めます。このカーボンス
リット型細孔は、

京都大学大学院工学研究科

田

中

秀

樹

た

の間隔をもって平行に配置され枚のグラフェンシートからなり、シート中の炭素次元密度 ρs）であって、各炭素原子の分布は一様（

原子と吸着分子との相互作用は Lennard-Jones（ ‐．はじめに）型ポテンシャルによって表されるとします［炭素最 近 で は、nonlocal

densityfunctional

theory原子および吸着分子の LJ サイズパラメーターを σss お（NLDFT）や grand canonical Monte Carlo（GCMC）／ とします］。このよび σff とし、また、σsf＝（σss＋σff）

法によって計算された吸着等温線群（kernel）を実験

時、による吸着等温線にフィッティングし、多孔性材料のある吸着分子の相互作用ポテンシャルは以下のように細孔径分布を求める手法（次々号において解説予定で表されます。

枚のグラフェンシートに対して距離 の位置にす）
が主流となりつつありますが、本号では、Horváth
*#
$)&$%

と Kawazoe により提案 ）されたマイクロ孔径分布の"!
$%)!)& **
! !" !! !"$
$ #
#
*!
*
*

⑶

解析法［Horváth-Kawazoe（HK）法］について紹介します。HK 法は、Polanyi の吸着ポテンシャル理論 ）ここで、 ＝（ ／ ）／ σsf であり、この位置 ＝ では、とモデル細孔のポテンシャル計算とを組み合わせるこ）＝ となります。また、
φ（sfとによって細孔径分布の評価を可能としたもので、計

formula によって以下のように計算することができま算も簡便であり、かつ、マイクロ孔フィリングのメカす。

ニズムについての洞察を与える優れた手法と言えます。

!)&#

以下では、HK 法における基礎式を導出・紹介し、そsf

は Kirkwood-Muller%)&#")"&")!
#)""&!
#&⑷の適用例と問題点について解説します。また、GCMC

ここで、 ：電子の質量、 ：光の速度、αs，αf：炭素法とほぼ等価な細孔径分布を与える修正 HK 法も導および吸着分子の分極率、χs，χf：炭素および吸着分

出・提案したいと思います。

子の磁化率です。従って、
図のようなカーボンスリッ

ト型細孔を仮定する時、一方のグラフェンシートに対して距離 （もう一方のグラフェンシートに対しては．理論およびマイクロ孔径分布の計算法
Polanyi によると、ガス圧力の吸着を考える時、固体表面は、温度（ ）一定下において、圧力のガスを蒸気圧−z の距離）の位置に存在する吸着分子の全ポテン

における固体表面へシャルエネルギーは、まで圧縮するのと,Φ（
sf

同等な仕事 ω をすると考えることができます。 ）
#!

#!

$'##(
&#!% % '##!% (
(!#"
$'
#
#
#!
#
ここで、

#

⑴

）
＝φ（
）
＋φ（
− ）
sf
sf

"
!
$
"
!
$
%)!)& ****#
! !" !! !""! ! " !! ! "$ ⑸
#
*$
*
*
"!*
"!*
!

はガスの体積、 はボルツマン定数であり、ガ ス は 理 想 気 体 を 仮 定 し て い ま す。Horváth と
Kawazoe は、この仕事 ω がガス分子を気相中からマイクロ孔内へと移動させるのに必要な自由エネルギー変化であって、マイクロ孔内において吸着分子が受ける平均ポテンシャル Φ に等しいとしました。つまり、
モデル細孔を仮定し、その平均ポテンシャル Φ を計算するならば、以下のようにして、マイクロ孔フィリ

―

図

―

カーボンスリット型細孔モデル

図⒜活性炭Ａへの窒素吸着等温線（ Ｋ）、⒝式（ ）および式（ ）によって吸着等温線を変換して得られた積算細孔容量分布、⒞積算細孔容量分布を数値微分することで得られたマイクロ孔径分布となります。さらに、Horváth と Kawazoe によると、
以下のようにマイクロ孔中に存在する吸着分子間の相互作用を加えることで［式⑹右辺第式⑹を 用 い て Horváth と Kawazoe は 平 均 ポ テ ン
シャル Φ を以下のように計算しています。

項］
、吸着分子

の全ポテンシャルエネルギー Φ を求めることができ

Φ
（ ）
＝

ます。
Φ
（ ,

,
）
＝Φ（
sf

$

）

"
!
%
"
!
%
%-!-- ''''
" %%! !" !! !""! ! " !! ! "&
#
'! '
'
#!'
#!'

こ こ で、ρf は 吸 着 層 の次 元 密 度 で あ り、

⑹

ff

#!&0-

'Φ
（ ,

'

）r
＝

' r

&0-

Φ
（ ,

）r

− σsf

%
"
!
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'
"+,
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!
" !*$ ⑻
#
$!
*!
$
*
#!#
&0- $#!&&$&0*#!&
%
&
%
&
0
0
0
-

ここで、
"+, $

は

#%
%0!0-"%0!--&
%
'
!

⑼

Kirkwood-Muller formula によって以下のように計算とします。そして、吸着分子として窒素分子を仮定し、されます。

式⑻を式⑵に代入すると、以下の式が得られます。

ここで、式⑹の右辺第$&%#"-$#⑺#"+, "$(!
)(#"!!(!!!
)
*
&#"
!!$!#
!
!
!
"
%
.
/! "$
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$
*
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#!!
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#
$
#
!
!
&
%
&

項は、グラフェンシートの原

⑽

!--$

子中心の位置に吸着分子が次元レイヤー状に存在し、ここで、β HK＝ ． nm です（の単位を nm とし

位置 z に存在する吸着分子に相互作用を及ぼす形とます）。計算に必要なパラメーターは表にまとめてなっていますが、これは誤りであると思われます。まいます。但し、Sing らは β HK＝ ． nm と記載してた、Horváth と Kawazoe に続き、シリンダー型細孔おり ）、また、表についてのマイクロ孔径分布解析法を提案した Saito

算したところ（温度のパラメーターを用いて筆者が計＝ ． K）、β HK＝ ． nm と）と Foley も同様な取り扱いをしており 、その根拠として Walker らの報告 ）を引用していますが、そこには吸着分子間相互作用の計算についての記述は見当たらないようです。ただ、後述するように、式⑹の右辺第項の寄与は十分に小さいですので大きな問題とはなりません。
表

HK 法における相互作用パラメーター
Carbon（ ＝s）

N （ ＝f）

σ ［nm］．

．

ρ ［cm− ］． ×．×

α ［cm ］

． ×

−

． ×

−

χ ［cm ］

−

． ×
×

図

−

―

―

GCMC 法によって得られたカーボンスリット型細孔モデルへの窒素吸着等温線（ K）

図HK 法、修正 HK 法および GCMC 法により得られたマイクロ孔フィリング圧の細孔径依存性図

HK 法、修正 HK 法および GCMC 法により得られた活性炭Ａのマイクロ孔径分布なりました。有効桁の取り扱いや、計算に用いた温度

等温線の各相対圧値 ／によって値が微妙に異なったのかもしれません。ちなの直線補間によって求めるようにしてやるのが良いか

みに、式⑼において「吸着分子間相互作用項」の係数と思います。このようにして両軸の値を変換し、得らを除いて計算をすると β HK＝ ． nm となり、そのれたのが図

寄与は十分に小さいことが分かります。

値微分してやりますと図以上でマイクロ孔径分布解析の準備が整いました。
以下では、図線（

a のような活性炭Ａへの窒素吸着等温

bのΣ

曲線を数

c のようにマイクロ孔径分布が得られます（ここでは、

点平滑化微分法を用いて計算しました）。

［cm STP／g］である時は、以下の．HK 法と GCMC 法の比較adようにして、積算細孔容量 Σ ［cm ／g］に換算してやります。

GCMC 法によって各種の細孔径を持つカーボンスリット型細孔への窒素吸着等温線（! #!

こ こ で、窒 素 分 子 量

! "#$
"
!
!
!
#! !&%'＝． g／mol、／mol、液体窒素密度 ρliq＝ ．

⑾

た結果を図

K）を計算しに示します（詳細については、次々号において解説予定です）。ここでは、カーボン壁−窒素＝ ．

間相互作用として Steele ‐ ‐ ポテンシャル（後g／cm です。さらに、式⑽を用いて実験吸着等温線の各相対圧値 ／を細（＝ −σss として定義します）に変換する必要がありますが、そのためには、非線形方程式を数値的に解く必要があります。従って、式⑽を用いてとb です。あとは、図を二点間K）を用いて解析をしてみます。まず、吸着等

温線の吸着量が孔径における細孔径／述します）を用いており、式⑶とはやや異なっています。細孔径＝ ． nm− ． nm のカーボンスリッ

ト型細孔への理論吸着等温線は一段のステップのみを有しているのに対し、 ＝ ． nm および＝ ． nmの理論吸着等温線では二段のステップを有しています。

の数値テーブルを予め計算しておき、実験吸着

これは、カーボン壁の表面に単分子層が形成された後（一段目）、細孔の中心部にさらに第二層が形成（二段目）されるためです。これらの各ステップにおける圧力（マイクロ孔フィリング圧：○印および□印）と、式⑽により計算されるマイクロ孔フィリング圧とを比較したものが図です。両者には比較的大きな差異が生じていることが分かります。この原因としては、
カー
ボンスリット型細孔−窒素分子間相互作用の差異が考えられます。そこで、GCMC 法において使用した、以下の Steele ‐ ‐ ポテンシャルに基づいて吸着
分子のポテンシャルエネルギーを計算し、Horváth と図

Horváth と Kawazoe［式⑸］および Steele ‐ ‐ポテンシャル［式⑿］に基づくカーボンスリット型
細孔内の相互作用ポテンシャル（細孔径 ＝ ． nm）

Kawazoe のモデルと比較してみます。

――

位置にある吸着分子との相互作用ポテンシャルとして、以下の Steele ‐ ポテンシャルを仮定します。
"
!

%

&
# &
###
$%-"
&-#+% ! -+" !! -+"&
#-+&'
+
& #
#

⒀

ここで、グラフェンシートの密度 ρs＝ ． nm− 、εsf／＝ ． K、σsf＝ ．

nm で す。こ の 式⒀の 関 数 形

は式⑶に同じですが、上述の Steele‐ ‐ ポテン

シャルと同じ相互作用パラメーターを用いることにします。また、この Steele ‐ ポテンシャルは、Steele
図HK 法、修正 HK 法および GCMC 法により得られた活性炭Ｂのマイクロ孔径分布‐ ‐ ポテンシャルよりも約

ル井戸を与えますが、今回は簡単のためにこちらを用

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⑿

いることにします。
式⒀に基づくカーボンスリット型細孔内における吸着分子のポテンシャルエネルギーは、以下のように求められます。

計算に用いたパラメーターは、グラファイトの密度 ρs＝nm− 、εsf／ ＝ ． K、σsf＝ ．

nm です。式⑿の右辺第式⑶に同じですが、右辺第

,
Φ（
sf

nm、Δ＝ ．

項および第
項は、図

％ 浅いポテンシャ

）
＝φ（
）
＋φ（
− ）
sf
sf
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項の関数形はのカーボンス⒁

リット型細孔とは異なり、カーボン壁が間隔 Δ で無限に積層したグラフェンシートからなると仮定し（前
号の図

ここで、

を参照下さい）、 層目以降のグラフェンシー!).**,*##
$%-"
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+

トからの引力項を積分して得られたものです。この式,⑿に 基 づ く Φ（
sf）と、Horváth と Kawazoe に よる式⑸を比較したものが図です。確かに、式⑸のポテンシャル井戸の方が浅くなっており、これが GCMCとします。そして、吸着分子間の相互作用を無視できるとするならば、平均ポテンシャルは、以下のように計算することができます。

法によるマイクロ孔フィリング圧に対して差異を生じ"!#!

た原因と考えられます。
活性炭Ａへの窒素吸着等温線（

Φ（ ）＝K）を用いて HK法により得られたマイクロ孔径分布（図c）と、GCMCです。HK 法

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kernel を吸着等温線にフィッティングして得られたマイクロ孔径分布を比較したものが図⒂

ここで、積分範囲が式⑻のように σsf$ z $−σsf ではの方が細孔径を ． nm ほど過少評価しており、HK

無く、z $ z $法と GCMC 法におけるマイクロ孔フィリング圧の差さい。この積分範囲は、本来、細孔内において分子が異（図存在し得る範囲とするべきです。つまり、図）を反映した結果とはなっていますが、両手­z となっていることに注意して下に示す法によるマイクロ孔径分布は概ね良好に一致している

ようなポテンシャル曲線において、すくなくともそのと言って良いでしょう。

値がゼロからポテンシャルミニマムに到るまでの範囲を積分する必要がありますが、Horváth と Kawazoe．修正 HK 法が用いた σsf$ z $以下では、GCMC 法によるマイクロ孔径分布に対われます。式⒀の値がゼロとなる距離は ＝（ ／ ）／ σsf−σsf の範囲では十分では無いと思してより良好な一致が得られるように、Horváth とですので、近似的には z $ z $Kawazoe による平均ポテンシャル Φ の修正を試みまり良いと思います。但し、式⒁の値がゼロとなる距離す。まず、については、細孔径が小さくなるに従って ＝（ ／ ）／枚のグラフェンシートに対して距離 の――­z を用いる方がよσsf よりも短くなる傾向にありますので、この値を用りは協同的な吸着分子間の相互作用によるものですが、いるのは、あくまで解析的な取り扱いを簡単にするた

これは、二つの平坦な細孔壁が無限に広く、かつ、平めのものであることにご注意下さい。以上より、式⒃行に設置された細孔モデルを用いたことにより発現しを式⑵に代入すると（ ＝ ．

たものです。ミクログラファイトのランダムな集合構

K とします）、

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! $!!#$$!%!%⒄
が得られます。

造からなるような活性炭では、そのような特異な吸着
分子間相互作用の発現は困難であると考えられますので、細孔径 ． nm 付近において見られる細孔径分布の凹みは、現実的では無いのかもしれません。この問式⒄によってマイクロ孔フィリング圧を計算した結題については、次々号において改めて解説させて頂く果を図に示します。細孔径# ． nm および ．

予定ですが、NLDFT 法や GCMC 法によっても、仮nm #の範囲において、GCMC 法のマイクロ孔フィ定している細孔モデルが対象とする多孔性材料の細孔

リング圧と良好に一致していることが分かります。一構造に合致していなければ、必ずしも正しい細孔径分方、細孔径 ． nm 付近では逸脱が見られます。そこ

布を与えるものではないことに留意する必要がありま

で、図

す。

の理論吸着等温線（ ＝ ． nm）を見てみますと、きわめてシャープなマイクロ孔フィリングを生じていることが分かります。この時、細孔内では、謝辞

層の吸着分子層が一時に形成されていますが、これ

GCMC kernel のフィッティングによる細孔径分布には吸着分子間の相互作用が大きく寄与していると考の計算には、マイクロトラック・ベル社のソフトウェ

えられます。つまり、細孔径 ． nm 付近におけるマア BELMaster（ver．．．．）を使用しました（GCMC

イクロ孔フィリング圧の過大評価は、本モデルにおい。この BELMaster に搭載
Slit Carbon N /77K Kernel）て吸着分子間の相互作用を無視したことに起因するとされている「GCMC Slit Carbon N /77K Kernel」およ思われます。

びチホノフ正則化法を用いた kernel のフィッティン
K）を用い、上述

グアルゴリズムは、JST 研究成果展開事業（先端計測の修正 HK 法によってマイクロ孔径分布を計算します

分析技術・機器開発プログラム）における「多孔性材と、ピーク位置が GCMC 法と良好に一致しています

料の細孔分布解析ソフトウェアの開発」（チームリー（図）。つまり、活性炭Ａのように細孔径分布が狭

ダー：宮原稔教授、サブリーダー：仲井和之博士）（開く、かつ、小さなマイクロ孔をもつ材料については、

発年度Ｈ −Ｈ ）によって開発されたものであり、十分に修正 HK 法を適用可能であると言えます。

本ソフトウェアの使用にあたってご協力を頂きました

活性炭Ａへの窒素吸着等温線（

は、活性炭Ａよりも賦活度が高い活性炭Ｂにつ開発担当者の皆様（マイクロトラック・ベル社：家上

いて、その細孔径分布を評価してみたものです。HK

治雄氏、吉田将之博士、仲田陽子氏、船橋太一氏）に法、修正 HK 法、GCMC 法により得られた細孔径分

厚く御礼申し上げます。

図

布はそれぞれ違った様相を示しています。HK 法と修正 HK 法によるマイクロ孔径分布のピーク位置に差異［参考文献］）G. Horváth and K. Kawazoe,

が生じているのは、異なるカーボンスリット型細孔−

16, 470 (1983).

窒素分子間相互作用ポテンシャルを用いているからです。一方、修正 HK 法と GCMC 法による細孔径）M. Polanyi,＝. 23, 316 (1932).

． nm 付近のピークは概ね一致していると言って良）A. Saito and H. C. Foley,. 37, 429 (1991).

いでしょう。しかし、修正 HK 法とは異なり、GCMC）P. L. Walker, L. G. Austin and S. P. Nandi,法により得られた細孔径分布には、細孔径 ． nm 付

, 2, edited by P. L.

近に大きな凹みが見られます。これは、上述のようにWalker, Dekker, New York (1996).

． nm− ． nm 程度の細孔径を持つカーボンスリッ）F. Rouquerol, J. Rouquerol and K. Sing,, Academic Press,

ト型細孔への理論吸着等温線がシャープな立ち上がり
San Diego (1999).

を持つことから、実験吸着等温線にフィットしにくいためであると考えられます。このシャープな立ち上が――経験になりました。休憩時間にはお菓子やコーヒーな国際会議参加報告

どを食べながらいろいろな国の方々触れ合うことで、
良いお時間を過ごしました。夜の宴会がかなり賑わい
で中国の伝統的な踊りや「面を早変わり」という雑技を披露されてさらに気分を盛りあがりました。普段、

PBAST− に参加して名前が論文で拝見した先生たち Prof. Krisztina László、
千葉大学大学院理学研究科

楊光Prof. Joaquín Silvestre-Albero、Prof. Lee D. Wilson、
金子先生、会議のオルガナイザ ー Prof. Tao と 同 じ
テーブルになってすごく緊張しましたが、先生たちに

年 月

日から

で 行 わ れ た 7th日にかけて中国のアモイ

Pacific

Basin

Conferenceon

研究のことなど優しくいろいろと聞かれて、安心しま
した。二日目の時頃はいよいよポスター発表が開始

Adsorption Science and Technology (PBAST 7) に参し、国際会議でポスター発表するのは初めてであった

加して参りました。自ら積極的に他の研究者とコミュため、大変緊張しましたが、自分のポスターを見てもニケーションを取ろうと心から決めました。アモイにう一度心の中他の人に説明する言葉を暗唱しました。

行くのは初めてでした。飛行機から降りた時もう夜始めに聞かれた先生は Prof. Krisztina László でした。

頃、温度が度で日本より蒸し暑いと感じました。

私は実験手法、結果を述べた後、質問に回答し、また空港から出ると自分の名前を載っている看板を持つ学先生から貴重なコメントをいただき、自分の研究を伝

生さんを見て心が温かくなりました。会議が海岸近くえることができたという充実感がありました。淮の Golden Sands Gulf Hotel で行われ、綺麗な海、緑

范学院の Prof. Chu は私の研究に関心を持って声を掛で覆われ風景が素晴らしかったです。

けてくれ、質疑応答に自分なりに頑張りました。その一日目に口頭発表で吸着領域での有名な先生たちが後いくつかのポスター発表を見て回り、自分の研究と招待され発表しました。基礎吸着モデルや近年話題に似ている内容がありました。K CO と SnO のコンポなっているカーボン材料、ゼオライト、MOF などのジット（KSnI 30）のポスターにいくつか問題を聞き、研究と発展が拝聴して参加者たちが熱い議論を繰り広相手も丁寧にわかりやすい英語で返答いただき、コげ、大変勉強になりました。英語の発表なので、長期

ミュニケーションできたと実感しました。
発表の時間以外にも多くの良い経験をすることがでに集中するのは難しいですが、頑張って先生たち発表
していることを理解しよう自分にとってはすごく良いきました。Prof.

参加者全員での記念写真――

Krisztina

László と Prof.

Joaquín

Kusrini と一緒にアモイの有名な中山街という商店街に買い物し、久しぶりに馴染みのお菓子などを食べられて嬉しかったです。また、一生懸命英語で見ているものを紹介することが自分の英語の能力をもっともっと力に入れなければならないと痛感しました。会議の終わる頃たくさん先生の名刺をいただき、連絡してねと言われた時にすごく嬉しかったです。
PBAST 7 に参加することが本当に良かったと思います。視野が広がって多くのことを学ぶことができました。研究に関して多くの課題を見て、自分自身の進歩のために大きいに役立てると感じております。そして賑やかな中山商店街

数多くの国々から参加している研究者や学生の方々と知り合うことが非常に貴重な経験をすることができま

Silvestre-Albero 三人一緒にアモイ大学の近くにあるした。

南普陀寺に行きました。寺の中巨大の仏像が立つ、と最後ですが、指導してくださった加納教授、大場准ても壮観です。周りは山なので少し山登りして眺めた

教授、今回の PBAST 参加登録料の援助をして頂いた

景色は素晴らしいです。池の中の石に硬貨を投げる人

日本吸着学会に心から感謝しております。ありがとうたちを見て、祈ることを叶うためということを先生たございました。

ちに説明しました。インドネシアから来た Dr. Eny――

関連学会のお知らせ
第回ゼオライト研究発表会

主催：ゼオライト学会

協

賛：日本粘土学会公益社団法人石油学会、一般社団法人日本エネルギー学会、日本吸着学会、日本イオン交換学会、公益社団法人有機合成化学協会、公益社団法人日本化学会、一般社団法人触媒学会、公益社団
法人化学工学会、日本地質学会、公益社団法人日本セラミックス協会、日本膜学会

後

援：公益財団法人とっとりコンベンションビューロー

日

時：

会

場：とりぎん文化会館

年
（〒

月

日㈭〜

−

日㈮

鳥取市尚徳町−、http://torikenmin.japro.jp/）

テ ー マ：ゼオライト、メソ多孔体、およびその類縁化合物に関連した研究の基礎から応用まで
講演の種類：）特別講演
ゼオライトの特徴を活かしたディーゼル自動車排ガスのクリーン化
多孔性固体触媒によるバイオマス変換と食品貯蔵）特別企画

小倉賢（東京大）

福岡淳（北海道大）鳥取・島根のゼオライト研究最前線

ゼオライト触媒と酵素の協調による動的光学分割反応

伊藤敏幸（鳥取大）

島根県産ゼオライトを使った二酸化炭素濃縮装置の開発
ナノ多孔体の導入による超微細高性能メモリの実現）総合研究発表（討論を含めて

分程度）

件

）一般研究発表（討論を含めて

分程度）

件

田島政弘（島根県産業技術センター）

木下健太郎（鳥取大）

プログラムは http://katalab.org/31zeolite/で公開中
参加登録費（予稿集代を含む。当日申し受けます。）：
会員（協賛学協会の会員含む）
非会員

入会費￥ ，

シニア会員
学生
懇 親 会：

月

，

，

，

円

を合わせてお支払いください．

円

円

日㈭講演終了後、ホテルモナーク（〒−

鳥取市永楽温泉町

monarque.jp/）にて。研究発表会場から懇親会場への無料バス運行予定
会

費：一般

，

円、シニア会員 ，円、学生 ，

円

蟹と鳥取の地酒をお楽しみに問い合わせ先：菅沼学史（鳥取大学工学部附属 GSC 研究センター）
Tel：

−

−

、Fax：

− −

、

e-mail：suganuma@chem.tottori-u.ac.jp――、http://www.hotel-

維持会員一覧
維持会員として、以下の企業各社にご協力を頂いております。
（平成

年

月現在、

音順）

㈱アドール

㈱エア・ウォーター総合開発研究所

大阪ガス㈱大阪ガスケミカル㈱オルガノ㈱カルゴンカーボンジャパン㈱カンタクローム・インスツルメンツ・ジャパン合同会社㈱キャタラー

クラレケミカル㈱

栗田工業㈱

興研㈱

JFE スチール㈱㈱重松製作所

システムエンジサービス㈱水 ing ㈱

㈱西部技研

大陽日酸㈱

谷口商会㈱

月島環境エンジニアリング㈱帝人ファーマ㈱

東ソー㈱

東洋紡績㈱

日本エンバイロケミカルズ㈱日本たばこ産業㈱富士シリシア化学㈱フタムラ化学㈱マイクロトラック・ベル㈱マイクロメリティックスジャパン合同会社

三菱重工業㈱ミドリ安全㈱ユニオン昭和㈱ローム・アンド・ハース・ジャパン㈱

―

―

編

集

委

員

委員長

森口

勇（長崎大学）委

瓜田幸幾（長崎大学）

田中

秀樹（京都大学）

大場友則（千葉大学）

三輪

聡志（栗田工業株式会社）岡伸樹（三菱重工業株式会社）

森貞真太郎（佐賀大学）員

近藤篤（東京農工大学）

山崎

誠志（静岡理工科大学）（五十音順）

Adsorption News Vol.29 No. 3（2015）

事務局

〒

‐

長野県松本市旭 ‐ ‐

Tel：
編

集

瓜田

通巻 No．114

‐ ‐

Fax：

年

信州大学理学部

‐ ‐

月

日発行

化学科

内

E-mail: info@j-ad.org

幸幾（長崎大学）

Tel & Fax：‐‐

E-mail: urita@nagasaki-u.ac.jp

日本吸着学会ホームページ http://www.j-ad.org/
印

刷 〒

‐

Tel：

長崎県長崎市栄町 ‐
‐

‐

Fax：

‐

株式会社昭和堂‐

General Secretary
THE JAPAN SOCIETY ON ADSORPTION (JSAd)
Department of Chemistry, Faculty of Science,
Shinshu University
3-1-1, Asahi, Matsumoto, Nagano 390-8621, JAPAN
Tel：+81-263-37-2469

Fax：+81-263-37-2559

E-mail: info@j-ad.org

Editorial Chairman
Professor Isamu MORIGUCHI
Graduate School of Engineering, Nagasaki University, 1-14 Bunkyo-machi,
Nagasaki 852-8521, JAPANTel & Fax：+81-95-819-2669

E-mail: mrgch@nagasaki-u.ac.jp

EditorKoki URITA, Nagasaki University
Tel & Fax：+81-95-819-2668

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