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ポーラス構造体の創製と応用

　ゼオライト、メソポーラスシリカ、ナノポーラスカーボン、金属等のポーラス構造体は、触媒や吸着はもとより、環境・エネルギー、光学、エレクトロニクス、バイオなど様々な分野での応用が期待され、高性能化が追及されています。
　ポーラス構造体の高性能化の鍵となるのは、それらの形態や細孔径、及び細孔配列構造を精密に制御できる製造技術です。
　例えばメソポーラス薄膜は通常、細孔がランダムに配列していますが、垂直方向にメソ細孔を配列させることができれば、高活性触媒、超高密度記録媒体、高感度センサ等への様々な応用が期待でき、メソポーラス研究の更なるブレイクスルーをもたらすと考えられています。現在、磁場の利用や多孔性ポーラスアルミナの細孔への複合化などの配向法が検討されています。
　メソポーラスカーボンは、活性炭などこれまでの炭素材料にない高い構造規則性と均一なメソ孔を持つことから燃料電池や電気二重層キャパシタとして高い性能を示すことが明らかになっており、無機、有機などの様々な鋳型法が研究されています。
　本調査レポートは、このような観点から各種ポーラス構造体について、その合成法や新規応用状況について調査したものです。

　　　　□体裁　A4判461ページ
　　　　□定価　71,400円(本体68,000円、消費税3,400円)
　　　　□送料　弊社負担
　　　　□発行　2010年2月

章　目　次

　

第1章　ポーラス構造体の概要
第2章　シリカ系、カーボン系ナノポーラス構造体の製造と新しい応用
第3章　金属系ナノポーラス構造体の製造と新しい応用
第4章　有機系ポーラス構造体の製造と応用
第5章　注目分野におけるポーラス構造体の応用

詳　細　目　次


第1章　ポーラス構造体の概要		 頁

1
　1.1　ポーラス構造体とは 1
　　1.1.1　ポーラス構造体の機能と分類 1
　　　(1)　細孔径による分類 1
　　　(2)　ポーラス材料の特徴 2
　　　　(a)　多孔性を表す指標 2
　　　　　(イ)　全細孔容積 2
　　　　　(ロ)　比表面積 2
　　　　　(ハ)　細孔分布 3
　　　　　(ニ)　嵩密度 3
　　　　(b)　表面状態と物性 3
　　1.1.2　ポーラス構造体の吸着、膜分離、触媒作用 3
　　　(1)　固体表面と分子との相互作用による吸着 4
　　　(2)　分離膜 4
　　　(3)　触媒作用 6
　　　　(a)　固体酸触媒 6
　　　　(b)　固体塩基触媒 6
　　　　(c)　三次元ナノポーラス複合化ナノポーラスゼオライト触媒 7
　1.2　ポーラス構造体の特性評価法 8
　　1.2.1　細孔分布、比表面積の計測 8
　　1.2.2　ポーラス構造体の評価に使用される機器 22

第2章　シリカ系、カーボン系ナノポーラス構造体の製造と新しい応用		 30
　2.1　ゼオライト(Zeolite) 30
　　2.1.1　ゼオライトの概要 30
　　　(1)　ゼオライトの特徴 31
　　　(2)　ゼオライトの分類 31
　　　　(a)　骨格構造によるゼオライトの分類 31
　　　　(b)　細孔径による分類 33
　　　(3)　ゼオライトの応用 34
　　　　(a)　イオン交換能の利用 34
　　　　(b)　触媒、分離膜としての利用 34
　　　　(c)　吸着能の利用 35
　　2.1.2　ゼオライトの合成方法 35
　　　(1)　水熱合成法 35
　　　　(a)　鋳型(構造規定材:SDA)を用いる水熱合成方法 36
　　　　(b)　層状珪酸塩を出発原料に用いた合成法(産業技術総合研究所) 36
　　　(2)　大細孔(員環)ゼオライトの合成 39
　　　　(a)　リン酸ゼオライト 39
　　　　(b)　SDAを利用したゼオライト合成 40
　　　　(c)　3、4員環構造のゼオライト合成 42
　　　(3)　人工ゼオライトの合成法 44
　　　　(a)　人工ゼオライトの水熱合成法 45
　　　　(b)　半乾式製造法 45
　　2.1.3　ゼオライトの膜分離への応用 47
　　　(1)　膜分離用ゼオライト膜の製膜法 47
　　　　(a)　ゼオライト種結晶を用いる方法 48
　　　　(b)　ドライゲルコンバージョン(DGC)法 48
　　　　(c)　ゼオライト膜の特性 49
　　　(2)　バイオエタノール脱水用ゼオライト膜(三井造船) 49
　　　(3)　イソプロパノールの脱水 55
　　　(4)　有機溶媒の脱水 55
　　　(5)　水素・バイオマス製造に関連する分離膜技術 55
　　2.1.4　ゼオライトの水素化精製触媒への応用 56
　　　(1)　石油精製プロセス 56
　　　(2)　水素化分解触媒、水素化脱ろう触媒の概略 57
　　　　(a)　水素化分解に用いられるゼオライト 57
　　　　(b)　水素化脱ろうに用いられるゼオライト 59
　　　(3)　最近のゼオライト水素化触媒の研究動向 60
　　　　(a)　望まれるゼオライトの機能 60
　　　　(b)　大孔径ゼオライト等による水素化分解 60
　　　　(c)　ゼオライト小粒子化による水素化分解 61
　　　　(d)　チタニア修飾USYによる水素化分解 61
　　　　(e)　水素化脱ろうにおけるZSM-5の発展 61
　　　　(f)　ZSM-5以外のゼオライトによる水素化脱ろう 61
　2.2　メソポーラスシリカ 62
　　2.2.1　メソポーラスシリカの概要 62
　　　(1)　特徴 62
　　　(2)　合成法 62
　　　(3)　形態制御・メソ細孔の配向制御 63
　　2.2.2　メソポーラスシリカの合成 64
　　　(1)　界面活性剤によるメソ多孔体の形成 64
　　　　(a)　界面活性剤の分子集合体とメソ多孔体の構造との関係 64
　　　　(b)　ジェミニ型界面活性剤を用いたメソポーラスシリカの構造制御 67
　　　(2)　コロイド結晶鋳型法 69
　　2.2.3　粒子形状・規則細孔性・機能性メソポーラスシリカ粒子の合成 71
　　　(1)　粒子形状および細孔制御メソポーラスシリカ粒子 71
　　　　(a)　球状メソポーラスシリカ粒子の調製 71
　　　　(b)　シリンダー状メソ孔を有する球状多孔体ナノ粒子 73
　　　　(c)　メソポーラスシリカ中へのマイクロ孔の付与およびその細孔体積の制御 74
　　　(2)　小粒径・規則細孔性のメソポーラスシリカナノ粒子 74
　　　　(a)　単分散・細孔規則性を両立した球状メソポーラスシリカ(MMSS)の合成(豊田中央研究所) 74
　　　　(b)　細孔規則性の改善したメソポーラスシリカナノ粒子の作製(慶応大学) 77
　　　　(c)　細孔内部の修飾による機能導入(早稲田大学) 81
　　　(3)　自己組織化による規則細孔配列球状ポーラスシリカ微粒子の製造(広島大学) 82
　　　(4)　メソポーラスシリカ粒子とナノ粒子の複合による高機能化 82
　　2.2.4　メソポーラスシリカ薄膜の高性能化・高機能化 84
　　　(1)　ナノ粒子集積によるメソポーラスシリカ透明薄膜の作製(慶応大学) 84
　　　(2)　蒸気を用いたメソポーラスシリカ薄膜(大阪大学) 86
　　　(3)　メソポーラスシリカ薄膜の垂直方向への細孔配列制御 88
　　　　(a)　磁場の利用 89
　　　　(b)　陽極酸化アルミナ膜複合垂直配向1Dメソポーラスシリカ膜 90
　　　　(c)　界面環境の制御 93
　　　(4)　シリカナノ粒子とPSL粒子のコロイド溶液からの3次元規則細孔配列ポーラスシリカ膜
　　　　　(広島大学)		 94
　　　(5)　マクロ・メソ階層構造メソポーラスシリカ薄膜 95
　　2.2.5　メソポーラスシリカ粒子、および薄膜の応用展開 96
　　　(1)　分離分析への応用への現状と課題 96
　　　　(a)　クロマトグラフィーへの応用 97
　　　　(b)　センサ 98
　　　　(c)　1Dシリカナノチャネルを有する複合メソポーラス膜の精密濾過への応用 99
　　　　(d)　メソポーラスシリカモノリス 100
　　　(2)　低屈折率材料 101
　　　(3)　フォトニック結晶 101
　　　(4)　低誘電率(Low-k)多孔質シリカ膜 102
　　　(5)　その他の応用 106
　　　　(a)　メソポーラスシリカ系触媒 106
　　　　(b)　金属ナノ粒子ワイヤ合成の鋳型としての利用 106
　　　　(c)　プロトン伝導体 106
　　　　(d)　吸着剤、吸湿剤への応用 107
　2.3　ポーラスナノカーボン 107
　　2.3.1　ポーラスナノカーボンの概要 108
　　　(1)　炭素材料の構造の多様性 108
　　　(2)　グラファイト炭素材料の微細組織(ナノ組織) 110
　　　(3)　メソポーラスカーボンの合成法　 113
　　　(4)　ポーラスカーボン材料の細孔径と用途例 114
　　2.3.2　鋳型を用いたナノ細孔性カーボン粒子の合成 115
　　　(1)　鋳型法の種類 115
　　　(2)　ゼオライトを鋳型としたナノポーラスカーボンの合成 115
　　　　(a)　Zeolite Templated Carbon；ZTCの合成(東北大学) 115
　　　　(b)　ミクロポーラスカーボンを用いた電気二重層キャパシタ 119
　　　(3)　メソポーラスシリカを鋳型としたメソポーラスカーボンの合成法 120
　　　　(a)　MCM-48、SBA-15を鋳型としたメソポーラスカーボンの合成 120
　　　　(b)　KIT-5を鋳型としたカーボンナノケージ(物質材料研究機構) 121
　　　(4)　有機鋳型を用いたミクロメソポーラスカーボンの合成(大阪大学) 123
　　　　(a)　無機鋳型法と有機鋳型法の比較 123
　　　　(b)　カチオン界面活性剤/RF樹脂からのミクロポーラスカーボン 124
　　　　(c)　RF樹脂/中性界面活性剤/オルト酢酸トリエチルからの高周期性メソポーラスカーボン 126
　　　(5)　有機鋳型を用いた金属ナノ粒子/ミクロ孔カーボンの合成とCO酸化触媒作用(大阪大学) 127
　　　(6)　R-F共重合体のゾルゲル反応からのナノポーラスカーボン 129
　　　(7)　界面活性剤/添加剤からなる会合体を鋳型とするR−Fポリマーからの
　　　　　ベシクル構造ナノカーボン(三菱レイヨン、宮崎大学)		 130
　　2.3.3　カーボン膜の合成 135
　　　(1)　カーボン膜の特徴 135
　　　(2)　メソポーラスカーボン膜の作製方法 136
　　　(3)　R-Fゾル−ゲル法による新規メソポーラスカーボン膜の作製(産業技術総合研究所) 137
　　　(4)　芳香族ポリイミドからの新規熱、電子伝導性多孔質炭素膜の作製(宇部興産) 138
　　2.3.4　新規ナノカーボンの合成と応用 140
　　　(1)　金、銀、銅を用いたSWCNTの合成 142
　　　(2)　ピーポッド(peapod) 144
　　　(3)　グラフェン 145
　　　(4)　ヘリカルカーボンナノファイバー、ナノホーン、およびナノバルーンの合成と応用
　　　　　(豊橋技術科学大学)		 146
　　　(5)　新規カーボンナノ粒子「カーボンナノポッド」(東北大学、三菱化学科学技術研究センター) 150
　　2.3.5　ポーラスナノカーボンの応用例 151
　　　(1)　水質浄化と炭素材料 152
　　　(2)　電気二重層キャパシタ 152
　　　(3)　自動車用キャニスタ 152
　　　(4)　分子ふるいポーラスカーボン 153

第3章　金属系ナノポーラス構造体の製造と新しい応用		 157
　3.1　金属酸化物メソポーラス構造体 157
　　3.1.1　金属酸化物メソポーラス構造体の作製 158
　　　(1)　陽極酸化ポーラスアルミナ(AAO:Anodic Aluminum Oxide) 158
　　　　(a)　AAOの成長メカニズム 158
　　　　(b)　アルミ箔からのAAOの作製方法 159
　　　　(c)　ガラス表面上におけるAAO膜作製 160
　　　(2)　バルブ金属等のアノード酸化によるポーラス酸化物ナノ構造体の作成 162
　　　　(a)　バルブ金属のアノード酸化 162
　　　　(b)　酸化チタンナノチューブ 163
　　　　(c)　ジルコニウム及びハフニウムナノチューブ 165
　　　　(d)　チタン合金ナノチューブ 166
　　　(3)　燃焼法による方形断面MoO2ナノチューブ(東北大学) 167
　　　(4)　液相析出(LPD)法による酸化物ナノホールアレイ(大阪大学) 171
　　　(5)　一次元ナノ構造酸化物半導体 174
　　　　(a)　WO3ナノワイヤーの作製 174
　　　　(b)　H-Ti-Oナノチュープ 175
　　　　(c)　SnO2ナノベルト 177
　　　(6)　コロイド結晶テンプレート法による3次元マクロ多孔性複合金属酸化物(広島大学) 177
　　3.1.2　金属酸化物メソポーラス構造体の応用 180
　　　(1)　陽極酸化ポーラスアルミナの応用 180
　　　　(a)　高密度磁気記録媒体 181
　　　　(b)　次世代不揮発メモリ-AlOx-ReRAM(物質・材料研究機構) 182
　　　　(c)　冷陰極平面電子放射素子(工学院大学) 186
　　　　(d)　光機能デバイス 187
　　　　　(イ)　2次元フォトニック結晶 187
　　　　　(ロ)　Auナノドットアレー形成と局在プラズモンデバイス 188
　　　　(e)　ナノインプリント 189
　　　　　(イ)　金属モールドの作製とナノインプリントヘの応用 189
　　　　　(ロ)　ポリマーホールアレー構造の作成 190
　　　　(f)　バイオデバイス 191
　　　(2)　　酸化チタンナノチューブの色素太陽電池への応用 194
　3.2　金属ナノポーラス構造体 197
　　3.2.1　金属ナノポーラス構造体の概要 197
　　3.2.2　テンプレート法によるナノ細孔性金属(白金、ニッケル、パラジウム)の作製(千葉大学) 198
　　3.2.3　リオトロピック液晶を直接鋳型として用いたメソ多孔体ナノ粒子 201
　　3.2.4　ブロックポリマーを用いたメソポーラス金属の大細孔径化(物質・材料研究機構) 202
　　3.2.5　白金のナノ構造制御と燃料電池への応用(宮崎大学) 205
　　　(1)　複合界面活性剤液晶を鋳型とする白金ナノチューブ 205
　　　(2)　ナノサイズの網状溝構造をもつ白金ナノグルーブの合成と燃料電池特性 207
　3.3　ナノポーラス金属錯体 209
　　3.3.1　ナノポーラス金属錯体の概要 210
　　3.3.2　ナノポーラス金属錯体の気体吸蔵性 211

第4章　有機系ポーラス構造体の製造と応用		 214
　4.1　有機高分子多孔体 215
　　4.1.1　有機高分子多孔体の機能 215
　　4.1.2　有機高分子多孔体の製造方法 217
　　　(1)　相分離法 219
　　　(2)　抽出法 222
　　　(3)　化学処理法 222
　　　(4)　延伸法 223
　　　(5)　発泡法 224
　　4.1.3　有機高分子多孔質膜の新規製造法と応用 229
　　　(1)　高気体透過性を有する含フッ素ポリイミド非対称膜の合成と特性(首都大学東京) 229
　　　(2)　低ファウリング性を有する高強度・高透水性ポリフッ化ビニリデン製中空糸膜(東レ) 235
　　　(3)　中空糸膜による人工肺 237
　　4.1.4　自己組織化ハニカム構造フィルム(東北大学) 240
　　4.1.5　その他の多孔質フィルム・膜 243
　　　(1)　周期的クレーズ生成を利用したメソポーラス層複合高分子フィルム膜(岐阜大学) 243
　　　(2)　延伸多孔質法による熱伝導性PTFEフィルム(ジャパンゴアテックス) 246
　　　(3)　通気性弾性体シート(岩手大学) 248
　　　(4)　ポリスチレン粒子を鋳型に用いた二次元ハニカム薄膜(東京理科大学) 250
　　4.1.6　高分子の相分離を利用したモノリス(Monolith)(大阪大学) 253
　　　(1)　モノリスカラムの利点 254
　　　(2)　有機高分子モノリス(アクリル樹脂モノリス、バイオプラスチックモノリス) 255
　　4.1.7　超臨界流体発泡技術を用いたnmオーダーの空孔を有する高分子多孔体 258
　　　(1)　液々相分離の制御による多孔体構造制御 259
　　　(2)　PP/clayナノコンポジット多孔体 260
　　　(3)　高密度ポリエチレンナノ多孔結晶 260
　　　(4)　ポリイミドゲルの低誘電率ナノ多孔体 261
　　　(5)　超臨界延伸を利用した高密度ポリエチレンの多孔化 261
　　4.1.8　ブロックコポリマーの自己組織化相分離を利用した高分子多孔質体 262
　　　(1)　ジブロック共重合体のミクロ相分離構造 262
　　　(2)　ブロックコポリマーの課題 264
　　　(3)　ブロックコポリマー薄膜から「単結晶」を作る試み 265
　　　(4)　ブロックコポリマーの機能化の試み 267
　　　　(a)　ブロックコポリマーリソグラフィー 268
　　　　(b)　ブロックコポリマーテンプレートによるナノ発泡体 268
　　　(5)　液晶場を利用したブロック共重合体の相分離ナノ構造制御(東京工業大学) 269
　　4.1.9　自己組織化中空ナノファイバー 272
　4.2　有高分子と無機材料とのハイブリッドた多孔質体 276
　　4.2.1　有機無機ハイブリッド型メソポーラスシリカ 277
　　　(1)　有機無機ハイブリッドメソポーラス物質の分類 277
　　　(2)　架橋型メソポーラス材料の開発 278
　　　　(a)　メソポーラスシリカの表面への有機基の導入による酸性、塩基性の付与 280
　　　　(b)　シリル化による機能向上 281
　　　　(c)　メソポーラスシリカ細孔内面ヘの有機官能基の導入による水素吸着 282
　　　　(d)　シリカ細孔内でのポリマーの重合 282
　　　(3)　メソポーラス有機無機ハイブリッド薄膜 284
　　　　(a)　ディップコーティング法 284
　　　　(b)　自立膜化 284
　　　　　(イ)　有機官能基を有するメソポーラスシリカの自立膜化 285
　　　　　(ロ)　ポリイミド−メソポーラスベンゼンシリカ複合膜 285
　　　(4)　マクロ孔とメソ孔を併せ持つ新規有機無機ハイブリッド 286
　　4.2.2　ゾル-ゲル法有機無機ハイブリッド材料の作製と機能化 286
　　　(1)　ゾル-ゲル法によるハイブリッド材料の合成 286
　　　(2)　架橋ポリシルセスキオキサンの機能化 289
　　4.2.3　ナノシート(無機層状物質)を用いた有機無機ハイブリッド 292
　　　(1)　ナノシートと次元 292
　　　(2)　インターカレーションとグラフト反応 293
　　　(3)　ナノシートからの新しい構造体の形成 294
　　　(4)　ナノシートを利用した有機無機ナノ多孔体の開発 295
　　　　(a)　ケイ酸塩シート;カネマイトからのメソポーラスシリカ(KSW-1) 296
　　　　(b)　アルコキシシリル基を規則的に固定した新規三次元ケイ酸構造(早稲田大学) 297
　　　　(c)　層状リン酸ジルコニウムを用いた有機無機多孔体の創製(山梨大学) 300
　　4.2.4　その他有機無機ハイブリッド関連技術 302

第5章　注目分野におけるポーラス構造体の応用		 308
　5.1　エネルギー変換及び貯蔵 308
　　5.1.1　燃料電池 309
　　　(1)　燃料電池(Fuel Cell)の種類 309
　　　(2)　固体高分子型燃料電池 310
　　　　(a)　固体高分子型燃料電池の原理 310
　　　　(b)　PEFCの主要構成ユニット 314
　　　(3)　PEFC用高性能プロトン伝導性多孔質電解質膜の開発 316
　　　　(a)　プロトン伝導性炭化水素系高分子膜の課題と開発動向 317
　　　　　(イ)　含フッ素スルホン化ブロックコポリイミド 318
　　　　　(ロ)　アルキレンスルホン酸基を導入した炭化水素系電解質膜 321
　　　　(b)　無機-有機ハイブリッドプロトン伝導膜 321
　　　　　(イ)　キャッピング電解質を多孔質耐熱性架橋型ポリエチレン基材(CLPE)に充填した
　　　　　細孔フィリング膜(東京工業大学)		 321
　　　　　(ロ)　パーフルオロスルホン酸系高分子膜を用いない無機-有機ハイブリッド膜
　　　　　(産業技術総合研究所)		 322
　　　　(c)　無機プロトン伝導体 322
　　　　　(イ)　硫酸水素セシウム 323
　　　　　(ロ)　リン酸基含有メソポーラスシリカ薄膜(大阪大学) 323
　　　(4)　DMFC用電解質膜の開発 324
　　　　(a)　DMFC用電解質膜の課題と開発動向 325
　　　　(b)　低メタノール透過性コンポジット電解質膜(首都大学東京) 325
　　　　(c)　DMFC向け炭化水素系電解質膜(東レ) 326
　　　(5)　PEFC多孔質電極 327
　　　　(a)　電極実用化の課題 327
　　　　(b)　電極および電極触媒の開発 327
　　　　　(イ)　カソード触媒としてのナノシェル 327
　　　　　(ロ)　カーボンナノチューブを担体とした燃料電池電極触媒 329
　　　(6)　多孔性金属セパレーターによる効率向上 331
　　5.1.2　ナノカーボンによる水素貯蔵 334
　　　(1)　ナノカーボンの構造と吸着能 334
　　　(2)　単層カーボンナノチューブの水素吸着 338
　　5.1.3　電気二重層キャパシタ(EDLC:Electric Double Layer Capacitor) 338
　　　(1)　電気二重層キャパシタの原理と特徴 340
　　　(2)　電気二重層キャパシタの現状　 342
　　　(3)　次世代大容量キャパシタ(ハイブリッドキャパシタ) 343
　　　(4)　多孔質電極材料の開発 344
　　　　(a)　炭素電極材料の細孔構造制御とキャパシタ特性 345
　　　　(b)　カーボンナノチューブを電極材料に用いたキャパシタ 347
　　　　(c)　金属酸化物系電極材料 348
　　5.1.4　リチウムイオン二次電池 349
　　　(1)　リチウムイオン電池(LIB:Li Ion Battery)の原理 349
　　　(2)　リチウムイオン二次電池負極の高性能化 352
　　　　(a)　黒鉛負極 352
　　　　　(イ)　黒鉛負極の理論容量 352
　　　　　(ロ)　リチウムイオン二次電池の充放電 353
　　　　　(ハ)　表面被膜SEI(Solid Electrolyte Interphase)の生成機構、および組成 354
　　　　(b)　ナノカーボン負極材料 355
　　　　　(イ)　ナノカーボンの微細構造 355
　　　　　(ロ)　多層カーボンナノチューブ(MWNT) 356
　　　　　(ハ)　単層カーボンナノチュープ( SWNT) 356
　　　　　(ニ)　放射状軸配向カーボンナノファイバー 357
　　　　　(ホ)　球状ナノカーボン 357
　　　(3)　新規負極材料の開発 358
　　　　(a)　新規負極材料の探索と課題 358
　　　　　(イ)　負極材料の条件 359
　　　　　(ロ)　合金系負極材料の特異性 359
　　　　(b)　負極材料の構造と表面修飾 359
　　　　　(イ)　三次元規則配列多孔体の電極 359
　　　　　(ロ)　CVI(Chemical vapor infiltration)法による電極表面修飾法 360
　　　　　(ハ)　カーボンゲルの負極材料としての応用 361
　　　　　(ニ)　カーボンゲルとSi金属との複合化(北海道大学) 362
　　　　(c)　TiN基導電性多孔体(愛知工業大学) 363
　　　　(d)　新規負極活物質Nexelionの開発(ソニー) 366
　　　(4)　新規正極材料 366
　　　　(a)　ナノLiCoO2正極材料 367
　　　　(b)　単純酸化物電極材料 368
　　　　　(イ)　電気化学的置換反応 368
　　　　　(ロ)　α-Fe2O3微粒子 369
　　　　　(ハ)　カリウム含有酸化鉄(βフェライト型構造) 369
　　　　　(ニ)　α-Fe2O3系ナノ粒子 369
　　　　　(ホ)　リチウム含有酸化鉄 369
　　　　　(ヘ)　複合化 370
　　　(5)　三次元規則配列マクロ多孔体を用いた固体電解質 370
　　　　(a)　リチウムイオン伝導性三次元規則配列マクロ多孔体を用いた固体電解質の作製 370
　　　　(b)　リチウム電池におけるオパール構造体の利用 372
　　5.1.5　色素増感太陽電池　 372
　　　(1)　色素増感太陽電池(DSSCs:Dye-sensitized Solar Cells)の概要 372
　　　(2)　DSSCsの効率の向上と多孔質材料の寄与 375
　　　　(a)　ナノポーラスチタニア層内の電子パス構築 375
　　　　(b)　エレクトロスプレイ法によるナノポーラスチタニア内部のイオンパスの構築 377
　　　　(c)　半導体電極のナノ構造制御 378
　　　　(d)　高効率な電池の実現に必要なチタニア材料の条件 378
　　　　(e)　Nbドープチタニアナノワイヤーによる耐熱性の向上 378
　　　　(f)　DSSCs電解液の固体化 379
　　5.1.6　有機薄膜太陽電池と多孔質材料 381
　　　(1)　ZnOナノロッド集積体を利用した薄膜太陽電池(東京大学) 381
　　　(2)　TiO2有機薄膜太陽電池(信州大学) 384
　5.2　センシング 385
　　5.2.1　多孔質材料の半導体ガスセンサへの応用 386
　　　(1)　メソポーラス酸化物SnO2を利用したガスセンサ 386
　　　(2)　マクロポーラス酸化物膜を利用した半導体ガスセンサ 390
　　　(3)　半導体ガスセンサの感度の向上とナノ構造 394
　　　(4)　Pd/TiO2陽極酸化膜を用いたガスセンサ 397
　　5.2.2　多孔質材料を用いた高感度センサ 400
　　　(1)　ガスの選択的吸収を利用した分子認識センサ 400
　　　　(a)　メソポーラスシリカの選択的吸着能を用いたベンゼン等有機ガスの高感度検出(NTT) 400
　　　　(b)　携帯型NO2ガスセンサ素子におけるナノサイズ細孔の分子吸着機能の解明(NTT) 405
　　　(2)　メソポーラスシリカに酵素を固定した有害ガス検出センサ(産業技術総合研究所) 406
　　　(3)　多孔質材料を用いたその他の高性能ガスセンサ 408
　　　　(a)　多孔性金属錯体のスピンクロスオーバーを利用した高感度ガス検出(京都大学) 408
　　　　(b)　陽極酸化ポーラスアルミナを用いたグルコースセンサ(首都大学東京) 410
　5.3　分離精製 412
　　5.3.1　水素分離技術 412
　　　(1)　燃料電池用水素の製造と分離、精製 413
　　　　(a)　水蒸気改質法による水素製造 414
　　　　(b)　MR(Membrane Reactor)法による水素製造 417
　　　　(c)　水素分離型リフォーマー(水素分離型改質器) 418
　　　(2)　水素分離膜と多孔質材料 419
　　　　(a)　水素分離膜による水素の精製 419
　　　　(b)　セラミック系水素分離膜 420
　　　　　(イ)　表面処理技術による膜性能の向上(薄膜化) 421
　　　　　(ロ)　シリカ膜の蒸着方法改善 421
　　　　(c)　パラジウム系水素分離膜 423
　　5.3.2　多孔質膜のCO2ガス分離への応用 427
　　　(1)　CO2分離回収技術 428
　　　(2)　ガス分離膜の開発 428
　　　　(a)　無機多孔質材料の利点 429
　　　　(b)　無機膜によるガス分離 429
　　5.3.3　多孔質膜の水/有機液体分離への応用 433
　　　(1)　ナノ多孔質分離膜による効率化・低コスト化 433
　　　(2)　浸透気化分離(PV)と蒸気透過分離(VP)への多孔質膜の応用 434
　　　(3)　温度差制御気化浸透法(TDEV)のエタノール選択透過膜への応用 436
　　　(4)　エタノール選択透過膜 438
　　　　(a)　PV法とEV法におけるエタノール選択透過膜 438
　　　　(b)　緻密PDMS膜のTDEV法でのエタノール選択透過特性 439
　　　　(c)　多孔質高分子膜のTDEV法への適用 440
　5.4　その他の応用展開 442
　　5.4.1　コロイド結晶の応用展開 442
　　　(1)　コロイド結晶の光学特性 442
　　　(2)　フォトニック結晶の研究の現状と課題 441
　　5.4.2　多孔質材料の生体関連分野への応用 444
　　　(1)　組織再生と足場材料 444
　　　　(a)　生体吸収性高分子材料の多孔質化と複合化 445
　　　　(b)　複合多孔質高分子材料を用いた軟骨の再生 446
　　　(2)　バイオミメティックス(生体模倣)−人工細胞膜の開発 446
　　　(3)　高分子多孔体を用いた細胞分離 450
　　　　(a)　ポリウレタン発泡体膜を用いた血球分離 451
　　　　(b)　多孔膜を用いた間葉系幹細胞の分離 451
　　5.4.3　多孔質材料と熱利用 452
　　　(1)　ヒートポンプと吸着剤 452
　　　　(a)　吸着剤ヒートポンプの原理 453
　　　　(b)　ゼオライトヒートポンプ 454
　　　　(c)　イモゴライトを用いたヒートポンプ 454
　　　(2)　デシカント(Desiccant)空調用吸着剤 455
　　　(3)　断熱材におけるポーラス材料の応用 456
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