吸着材のキャラクタリゼーション

102

した。

磁気回収率 [wt%] =磁気回収できたAmino − PMMS量 [g]

添加したAmino − PMMS量 [g] (6 − 7)

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Fig.6-5 XRD patterns for HMS, MMS, (APTES, MPS)-MMS and Amino-PMMS.

Fig.6-6 Low-angle XRD patterns for MS, MMS and Amino-PMMS.

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6.3.1.3 各試料の比表面積および細孔構造

Fig.6-7 に MS、MMS、Amino-PMMS の吸脱着等温線、Fig.6-8 に細孔径分布、

Table 6-1 にBET 表面積および代表細孔直径を示す。MS およびMMS の吸着等

温線のプロファイルはIV型に帰属され、BET表面積の値はわずかにMMSが小 さくなったが殆ど変わらなかった。さらに、MSおよびMMSの代表細孔直径が

2.3 nm であったことからメソ孔が形成されていることが分かった。Fig.6-6 の

XRDパターンから、MS構造が崩壊していることが分かったが、比表面積（Table 6-1）や細孔分布（Fig.6-8）がわずかな減少で留まっていたことから、吸着材と して使用可能であると考えられる。一方、Amino-PMMS では I 型の吸脱着等温 線を示し、BET 表面積や代表細孔直径は 686 m²/g-MS、0.9 nm となり、MS や MMS と比較して小さくなった。Fig.6-8 の細孔分布からも MMS や MS よりも

Amino-PMMS の細孔径が非常に小さいことが確認できた。これは、PNIPAM が

MMSに修飾する際、MS細孔内にも修飾されたため、細孔内に存在するPNIPAM によってBET表面積が減少し、細孔径も小さくなったと考えられる。

Fig.6-7 Adsorption / desorption isotherms of MS, MMS and Amino-PMMS.

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Table 6-1 BET surface areas and representative pore diameters of MS, MMS, Amino-PMMS.

BET surface area /m² g-MS^-1

Representative pore diameter /nm

MS 1170 2.3 (BJH method)

MMS 1108 2.3 (BJH method)

Amino-PMMS 686 0.9 (MP method)

6.3.1.4 MPS、APTES、PNIPAM修飾量

Fig.6-9にMMS、MPS-MMS、(APTES, MPS)-MMS、Amino-PMMSのTG曲線 を示す。MMS、MPS-MMS、(APTES, MPS)-MMS、Amino-PMMS の重量減少率 は、それぞれ1.5、5.2、9.0、13.6 wt%であった。これらの重量減少から本章で合 成した材料は、3.7 wt%（333 μmol/g）のMPS、3.8 wt%（655 μmol/g）の APTES、

4.6 wt% のPNIPAMがMMS上に修飾されていると示唆される。また、合成にお

いて 1 g の Amino-PMMS に対して 2 g の NIPAM を加えたのにも関わらず、

PNIPAM修飾量は約0.05gであった。これは、5章でも述べたが、(APTES, MPS)-MMS 上への固定化よりも溶媒中でNIPAM 同士の反応が起こりやすかったため であると考えられる。また、Amino-PMMSには、PNIPAM修飾の足場であるMPS の修飾量（333 μmol/g）よりも吸着サイトであるAPTESの修飾量（655 μmol/g） が多いため、MPSへのPNIPAMの修飾量が制限された可能性も考えられる。

Fig.6-8 Pore size distributions of MS, MMS, and Amino-PMMS by BJH method.

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6.3.1.5 SEM測定による表面状態の観察

Fig.6-10 にMS、MMS、Amino-PMMS のSEM 画像を示す。Fig.6-10 (a,d)から MS特有の六角形の一次粒子が確認され、1次粒子は約1 μmであった。Fig.6-10

(b,e)に示すMMSの表面状態は、マグネタイトが担持しているにも関わらずMS

の表面状態と殆ど違いが見られなかった。これは、Fig.6-5 で算出した MMS の マグネタイト結晶子サイズが23.4 nm であったことから、SEM 画像ではMS の 表面状態との違いが分からなかったと考えられる。Fig.6-10 (c,f)から Amino-PMMSでは、MSやMMSと比較して表面が滑らかになっていることが確認され た。これはPNIPAMがMMSを覆っているためであると推測される。Fig.6-11に Amino-PMMS 表面上の Si および Fe のマッピング画像を示す。Fig.6-11 (b)から

Amino-PMMS の Si は全体に満遍なく拡がっていることが確認された。また、

Fig.6-11 (c)からFe粒子は SiよりもAmino-PMMS 表面に存在している量は少な いが、全体に存在していることが分かった。このことから、マグネタイトが

Amino-PMMS上に分散していることが確認された。

Fig.6-9 TG profiles of MMS, MPS-MMS, (APTES, MPS)-MMS and Amino-PMMS under air atmosphere.

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Fig.6-10 SEM photographs of (a,d) MS, (b,e) MMS and (c,f) Amino-PMMS samples. The scale bars in the top and bottom of photographs are 6 µm and 3 µm,

respectively.

Fig.6-11 (a) SEM images, (b) Si and (c) Fe mapping by EDX of Amino-PMMS.

The red scale bars in the photographs are 10 µm.

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6.3.2 MOの吸着特性