JP5795686B2 - 多孔膜上への機能性および再使用可能電着コーティング - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年 ６月１３日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０４０１４８である。

本開示は、電気化学的に改質可能な膜、それらの調製、改質およびリサイクル処理方法、ならびに、空気および／または水の精製向けなどの、それらの使用に関する。

スマート膜は、今日、非常に限定された範囲の性能を有する。ｐＨまたは温度シグナルに基づいて疎水性に切り替えることができる膜、ならびに帯電および放電すると膨潤および収縮して、孔径を調節することができる導電性ポリマー膜が存在する。例えば、スマート膜は、大部分、ＰＮＩＰＡＭなどの熱応答性ポリマー；カルボキシレートまたはアミン系のｐＨ応答性ポリマー；または同時に両方からなるものである。これらの膜の活性な構成部分は、広くさまざまな機能性まで拡張可能ではない方法を使用して、共有結合的にベース膜にグラフトされている。

すなわち、膜表面の改質を可能にする技術が存在するが、それらの技術は非常に課題が多く、非効率的である。「スマート膜（ｓｍａｒｔ ｍｅｍｂｒａｎｅ）」技術のための１つの目標は、個別の用途に適合する広い範囲の膜機能性を提供することであるが、今日、このようなカスタマイズ（ｃｕｓｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ；個別化）は高価となる恐れがある。

一態様において、本開示は、膜の使用者によって完成されるため十分に簡便かつ頑丈である、したがって単一のベース膜を大量に生産し、必要に応じてそれぞれの用途向けに最適化することができる膜のカスタマイズ（個別化）方法を提供する。

他の態様において、本開示は、機能化（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ）導電膜の調製方法であって、導電膜の表面上に金属層を電気化学的に析出させて、金属化（ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ）導電膜をもたらすこと；および、この金属化導電膜を、（ｉ）少なくとも１種の電気化学的活性化合物、または（ｉｉ）少なくとも１種の表面改質化合物のいずれかを含む第１の溶液と接触させて、機能化導電膜をもたらすことを含む方法を提供する。

他の態様において、本開示は、上記の態様およびその任意の実施形態により調製した機能化膜を提供する。

他の態様において、本開示は、機能化膜であって、導電膜と、この導電膜の表面上に配置される機能化金属層とを含み、この金属層が、（ｉ）１種もしくは複数の電気活性化合物に化学的に結合され、または（ｉｉ）少なくとも１種の表面改質化合物に化学的に結合もしくは配位されている膜を提供する。

他の態様において、本開示は、本明細書において記述される膜を備える濾過膜モジュールを提供する。

他の態様において、本開示は、本明細書において記述される機能化膜を、導電膜から金属層を除去するのに適した条件に掛けることを含む方法を提供する。

他の態様において、本開示は、多孔膜の孔径を変化させる方法であって、本明細書において記述される機能化膜を、金属ナノ粒子と接触させることを含み、電気化学的活性化合物または表面改質化合物がそれぞれ官能基を含み；これらの官能基の少なくとも一部が、このナノ粒子に結合または配位することが可能であり；この膜が多孔膜である方法を提供する。

他の態様において、本開示は、多孔膜の孔径を変化させる方法であって、膜を、溶液と接触させることを含み、この膜が多孔膜であり、この溶液が、それぞれ官能基を含む電気化学的活性化合物または表面改質化合物を含み、その官能基の少なくとも一部が、ナノ粒子を含み；さらに、その膜の表面上にその電気化学的活性化合物を電気化学的に析出させることを含む方法を提供する。

上述の概要は、例示であり、決して制約的であることを意図するものではない。上記において記述した例示的な態様、実施形態および特徴のほかに、図面および下記の詳細な説明を参照することによって、さらなる態様、実施形態および特徴が明らかになるであろう。

最終使用者が改質膜を調製し、最初の膜を再生し、場合によって、他の使用のためこの膜を再改質する方法を例示するパネル図である。 ジアゾニウム塩を電解還元して、機能化基を金属表面に付着させることを例示する図である。 電解脱イオン化のため有用なスパイラル成形膜の代表的実施形態を示す図である。

下記の詳細な説明において、その一部を構成する添付図面を参照している。これらの図面において、同じ記号は、文脈に特段の指示のない限り、通常同じ構成成分を特定する。詳細な説明、図面および特許請求の範囲において記述される例示的実施形態は、限定することを意図するものではない。本明細書において提示される主題の精神または範囲から逸脱せずに、他の実施形態を利用することができ、他の変更を行うことができる。本明細書において一般的に記述され、図面中に例示される本開示の態様を、広くさまざまな異なる配列で配置、置換、組み合わせ、分割および設計することができ、その全てが本明細書において明確に企図されている点は、容易に理解されるであろう。

本開示は、改質するのが簡便な空気および／または水濾過膜、ならびに頑丈な工程における金属被覆膜上への電着によるそれらの改質方法を提供する。一実施形態において、本開示は空気濾過膜を提供する。他の実施形態において、本開示は水濾過膜を提供する。本明細書において記述される概念を使用することによって、単一ベース膜モジュールを作り出し、次いでその表面を、特定の用途に向けられる機能性構成部分で改質することができる。

この概念の１つの例示的目標は、１つの膜系を構築することであり、それによりその膜の表面を官能基により改質し、その後再使用できるように再設定し、しかし異なる用途のために最適化することが可能となる。この概念により、ベース膜と機能性コーティングの中間に、電着金属の「プライマー」層を使用することによって、膜表面の「再プログラミング」が達成される。この金属層は、使用後、電気化学的に剥離することができる。

図１において、十字流水濾過のためのこのような方法の一例を示している。図１、パネル（ａ）は、供給流を濾過するためのその最初の配置における微多孔性（ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ）導電膜の作用を示し、その際、濾液は、供給流の方向と直角に移動し、垂直矢印で示されるように微多孔性導電膜を越えている（分離＃１）。これは、任意の微小−または超濾過系によって行われる方法と同様の標準的な分離方法である。図１、パネル（ｂ）は、「プライマー処理（ｐｒｉｍｉｎｇ）」モードを示し、この場合供給流が電解質で置き換えられる。例示的な一例において、亜鉛金属を亜鉛陽極から微多孔性導電膜の表面上に、垂直矢印で示されるように電気化学的に移行させて、亜鉛「プライマー」を形成することができる（以下において考察するように、ここでは多くの他の金属を適用することができる。）。金属は、以下に記述するように、電解質中に存在する塩から、微多孔性導電膜上に還元することもできる（例えば、電解質中の硫酸銅からの銅）。図１、パネル（ｃ）は、「活性化（ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ）」モードを示し、その際機能性材料が電解質に添加され、それにより「プライマー」（例えば亜鉛プライマー；パネル（ｂ）の工程によって析出され、微多孔性導電膜の下側に太線として示される）上に電解還元されて、さらなるかつ／または異なる機能性を、図１、（ａ）に示される微多孔性導電膜ベース系に付与する。図１、パネル（ｄ）は、新たに機能化された微多孔性導電膜（太線（金属プライマー層）および＋＋記号（パネル（ｃ）の工程によって、析出された表面機能化）として示される）の作用を示し、図１、パネル（ａ）の供給流を濾過して、しかし機能化の結果として、出力として「異なる濾液（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｉｌｔｒａｔｅ）」を生じている（「分離＃２（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ＃２）」）。図１、パネル（ｅ）は、「再設定（ｒｅｓｅｔ）」モードを示し、その際「プライマー」層が、金属を酸化する逆のバイアスを印加することによって除去され得る。プライマー層を剥離すると、プライマーを介して付着された機能性層も除去され、それにより微多孔性導電膜の最初のベース配置が再生される。図１、パネル（ｆ）は、供給流を濾過する再調整された微孔性導電性膜の作用で、図１、パネル（ａ）に示される微多孔性導電膜による最初の分離の間に観察された「濾液」がもたらされることを示している。この微多孔性導電膜系は、例えば、パネル（ｂ）の工程、またはパネル（ｂ）および（ｃ）の工程を繰り返して、新たな金属および／もしくは機能性材料コーティングを提供することによって、所望の目的に再設定することができる。

本明細書において記述される膜および方法は、比較的迅速な工業的実施を可能にする多くの利点を有する。これらの膜は、「プログラム可能（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ）」であり、以下において考察される、触媒活性、孔径、表面化学的性質などの変更を含むが、これらに限定されない、多くの異なるタイプの分離を行うように調整することができる。これらの膜は、改質するのが簡便であり、高効率の、頑丈な電気化学反応が行われることを必要とするだけである。結果として、顧客によって、おそらく現場技術者によって、膜の機能化および再利用を達成することができる。これらの膜は可逆的、再配置可能かつ再使用可能である。例えば、第１の用途において小孔径を有するようにプログラムされた膜は、活性錯体を除去することによって再生でき、この膜は、例えば第２の用途における触媒系として再使用できる。単一ベース膜は多くの異なる用途のため使用することができる。結果として、この膜系は、それぞれの用途向けに別々に念入りに作らなければならない他のスマート系と比較して、規模の実質的経済性から利益を得る。例えば、使用者は、その分野における膜の型変更を、例えば微多孔性（より高い流動性を有する）からナノ多孔性（より小さい不純物を濾別するために流動性を犠牲にする）への変更を望む可能性がある。あるいは、使用者は、触媒膜と通常膜の間で、または異なる材料を目標とする２つの触媒膜の間で交換することを望む可能性がある。

したがって、可逆的に機能化された膜は、導電膜の表面上に金属層を電気化学的に析出させて、金属化導電膜をもたらすこと；およびこの金属化導電膜を、（ｉ）少なくとも１種の電気化学的活性化合物、または（ｉｉ）少なくとも１種の表面改質化合物のいずれかを含む第１の溶液と接触させて、機能化導電膜をもたらすことを含む方法により調製することができる。

導電膜は、電気化学セルにおいて陰極または陽極として使用されることが可能である、当業者に周知の任意の膜とすることができる。例えば、導電性膜は、ステンレス鋼膜などの金属膜とすることができるがこれらに限定されない。適切なステンレス鋼膜の例には、平均孔径約０．５０μｍ〜約１．８５μｍ（例えば、０．５１μｍ、または１．０３μｍ、または１．５１μｍ、または１．８３μｍ）を有するＨｉｔａｃｈｉ Ｍｅｔａｌｓ（日本）から入手可能なステンレス鋼濾過膜が含まれるがこれらに限定されない。

他の例において、導電膜は、ポリマーおよびカーボンナノチューブを含むことができる。このようなポリマー質導電膜は、従来の材料および方法を使用して製造することができる。これらの膜は導電性であり、ナノチューブが約０．１重量％から約１０重量％の間の配合で適用される場合、膜モジュールにおいて電極としての役割を果たす。ある実施形態において、ナノチューブは、約０．５重量％から約１０重量％、もしくは約１重量％から１０重量％の間の、または約１重量％を超える配合で適用される。

ある実施形態において、導電膜は、ポリカーボネート、ポリイミドまたはセルロースであるポリマーを含むことができる。

一実施形態において、このポリマーはポリカーボネートである。本明細書において使用される用語「ポリカーボネート」は、その反復単位が、ＯＣ（Ｏ）Ｏ−基により化学的に結合されているポリマーを指す。ポリカーボネートの例には、ポリ（４，４’−（１−メチルエチリデン）ビスフェノール−ｃｏ−カルボン酸）などのポリ（芳香族）カーボネート、およびポリ（エチレングリコール−ｃｏ−カルボン酸）などのポリ（アルキル）カーボネートが含まれるが、これらに限定されない。

他の実施形態において、このポリマーはポリイミドである。本明細書において使用される用語「ポリイミド」は、二無水物およびジアミンモノマーの縮合から形成することができるポリマーを意味する。ポリイミドの一例は、Ｋａｐｔｏｎ（商標）（ポリ（４，４’−オキシジフェニレン−ピロメリトイミド））であり、これはピロメリト酸二無水物および４，４’−オキシジフェニルアミンの縮合によって調製することができる。

さらに他の実施形態において、このポリマーはセルロースである。本明細書において使用される用語「セルロース」は、β（１→４）結合Ｄ−グルコース単位、それらのエーテル、それらのエステル、およびそれらの混合物の線状鎖からなる多糖を意味する。セルロースの例には、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、セルロースプロピオネート、酢酸セルロースプロピオネート、酢酸セルロースブチレート、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースおよびこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。

ナノチューブは、このナノチューブが導電性であるとの前提で、当業者に公知の任意のカーボンナノチューブとすることができる。本明細書において使用される「カーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ）」は、巻き付いてまたはカールしてチューブとなる、黒鉛基底面に基づく構造を有する、実質的に炭素原子から作られたナノスケールチューブを指す。カーボンナノチューブは、さまざまな長さ、直径、キラリティー（ヘリシティ）、壁の数を有することができ、それらの末端が開放されるかまたはキャッピングされるかのいずれかとすることができる。さらに、カーボンナノチューブはさまざまな形で化学的機能性とすることができる。これらは、半導電性（バンドギャップ１〜２ｅＶ）カーボンナノチューブ、半金属性（バンドギャップ０．００１〜０．０１ｅＶ）カーボンナノチューブまたは金属性カーボンナノチューブ（バンドギャップ約０ｅＶ）を含むことができ、より詳細にはこの３つの型の混合物である。カーボンナノチューブは、約２Å〜２０μｍを超える直径を有することができる。しかし、一態様において、カーボンナノチューブは、単一壁チューブとすることができる。他の態様においてナノチューブは多重壁のものとすることができる。

他の実施形態において、ナノチューブは酸処理ナノチューブである。本明細書において使用される用語「酸処理ナノチューブ（ａｃｉｄ−ｔｒｅａｔｅｄ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ）」は、導電性カーボンナノチューブを指し、これは、硫酸、硝酸、フッ化水素酸およびこれらの混合物などの、しかしこれらに限定されない強酸による処理の結果、スルホン酸塩およびカルボン酸基などの、しかしこれらに限定されない表面基を有し、これらは金属イオンおよび／または金属ナノ粒子に配位することができる。Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ ａｎｄ Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ、Ｇｏｇｏｔｓｉ，Ｙ．編、Ｔａｙｌｏｒ ＆ Ｆｒａｎｃｉｓ（Ｂｏｃａ Ｒａｔｏｎ，ＦＬ）２００６年、３７〜１０８ページ中のＲａｋｏｖ、「Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ」を参照されたい。

ナノチューブを含有する導電膜は、溶媒蒸発、噴霧乾燥、スピンコーティング、ドクターブレード法などの、しかしこれらに限定されない、当業者に周知の方法により、ナノチューブとポリマーとの溶液をキャスティングすることによって調製することができる。一実施形態において、カーボンナノチューブを含有する導電膜は、ポリマーと導電性カーボンナノチューブとを含有する溶液を調製すること、およびこの第２の溶液をキャスティングして膜をもたらすことによって形成することができる。一例において、酸処理ナノチューブを、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）などの溶媒中に分散させることができ、ＤＭＡｃ中のポリマー溶液をこのナノチューブ分散液と混合して、両成分を有する単一溶液を作り出す。膜は、薄膜として多孔質支持体上にキャスティングされる。適切な溶液は、均質な形でポリマーおよびナノチューブを溶解または懸濁させることが可能な溶媒を含む。

別法として、本質的に不溶なポリマーを含有する導電膜を調製するには、ナノチューブと、ポリ（アミド酸）、ポリイミド前駆体などのプレポリマーとの溶液を形成することによって調製することができる。上述のように導電膜をキャスティングし、任意の残留溶媒を蒸発させ、かつポリ（アミド）酸をイミド化するのに適した条件下で膜を熱処理できる。適切な温度は、当業者によって、例えば、プレポリマーが水分を失う温度を測定する熱重量分析によって容易に決定することができる。例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれている、Ｚｈｕら、Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．２００６，６６，５４８〜５５４を参照されたい。

他の実施形態において、導電膜は、導電性カーボンナノチューブの溶液を、市販の多孔膜を通して濾過することによって調製することができる。このような方法では、導電膜は、微多孔膜またはナノ多孔膜とすることができる。微多孔膜は、平均孔直径約１．０μｍ〜約１００μｍを有することができる。例えば、ナノチューブは、０．０１％溶液として水中に懸濁され、この溶液が、膜を通過する。ナノチューブは約１μｍを超える長さを有するはずであり、したがって膜を通過せず、これらのカーボンナノチューブが捕集される。すなわち膜の孔径を超える長さのカーボンナノチューブが捕集される。例えば、膜孔径が１０ｎｍである場合、ナノチューブの長さは、１０ｎｍ〜１μｍ未満とすることができる。他の例において、ナノチューブは、１μｍ〜１０００μｍの範囲にある長さを有することができる。液体の体積は、およそ約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍのフィルムが作り出されるように選択され、この場合フィルムの導電率は、簡便な２点プローブ測定によって確認することができる。

ある実施形態において、多孔膜は、ナノ多孔膜である。ナノ多孔膜は、平均孔直径約０．０１μｍ〜約１．０μｍを有することができる。他のある実施形態において、ナノ多孔膜は、トラックエッチング膜である。適切なトラックエッチング膜の例には、約０．０１５μｍから１２．０μｍの間の平均孔直径を有するＮｕｃｌｅｐｏｒｅ（登録商標）（Ｗｈａｔｍａｎ、Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ、ＮＪ）トラックエッチング処理ポリカーボネート膜が含まれるが、これに限定されない。例えば、これらのトラックエッチング膜は、約０．０１５μｍ、または０．０５μｍ、または０．０８μｍ、または０．１０μｍ、または０．２０μｍ、または０．４０μｍ、または０．６０μｍ、または０．８０μｍ、または１．０μｍ、または２．０μｍ、または３．０μｍ、または５．０μｍ、または８．０μｍ、または１０．０μｍ、または１２．０μｍの平均孔直径を有することができる。他の適切な材料には、例えば、平均孔直径約０．０５μｍを有するＰｕｒｏｎ（商標）ｍｅｍｂｒａｎｅｓ（Ｋｏｃｈ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＭＡ）などの「超多孔（ｕｌｔｒａｐｏｒｏｕｓ）」膜が含まれる。

金属層を、当業者に周知の任意の電気化学的方法により、導電膜の表面に析出させて、金属化導電膜をもたらすことができる。例えば、金属層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＺｎまたはＰｔを含むことができるが、これらに限定されない。ある実施形態において、金属層は、Ａｕ、ＡｇまたはＣｕを含む。他の実施形態において、金属層はＡｕを含む。他の実施形態において、金属層はＡｇを含む。他の実施形態において、金属層はＣｕを含む。

適切な一方法において、導電膜を、所望の金属層を電着するのに適した条件下で金属塩を含む第２の溶液と接触させることによって、金属層を析出させることができる。

析出条件は、標準的電気化学的析出方法、または化学的還元剤の存在における無電解方法を含むことができるが、これらに限定されない。金属塩は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＺｎまたはＰｔ塩とすることができる。適切な塩には、金酸、硫酸ニッケル、硫酸銀、硫酸銅、硫酸金、チオ硫酸金、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、硫酸白金および塩化白金が含まれるが、これらに限定されない。一特定例において、第２の溶液は、約０．５Ｍ塩化亜鉛および約０．４Ｍホウ酸を含有することができる。

金属層は、導電膜の表面全体にわたって連続性とすることができ、または不連続とすることができ、すなわち、ピンホールが許容される。ピンホールのレベルは、所与の用途についての仕様によって決まるであろう。金属層は、十分に連続的で、所望の機能をもたらすに足る被覆を有するべきである。しかし完全な被覆は必要としない。ある実施形態において、導電膜の表面の１０％を超えて、析出した金属層によって被覆される。他のある実施形態において、導電膜の表面の、２０％を超えて、または３０％を超えて、または４０％を超えて、または５０％を超えて、または６０％を超えて、または７０％を超えて、または８０％を超えて、または９０％を超えて、または９５％を超えて、または９８％を超えて、または９９％を超えて、析出した金属層によって被覆される。

金属層の最小厚さは、所与の用途についてのピンホール仕様によって支配される。例えば、全ての気孔について活性化される多孔膜については、コーティングは、全ての気孔が確実に化学的に改変するに足る厚いコーティングであり、しかし気孔を閉塞させない程度に薄いコーティングとすべきである。ある実施形態において、コーティングは、約５０ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有することができる。ある実施形態において、コーティングは、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの厚さ、もしくは約５０ｎｍ〜約２５０ｎｍの厚さ、または約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの厚さを有することができる。特定の一実施形態において、金属層は、約５０ｎｍ〜約１００ｎｍ（例えば１００ｎｍ）の厚さを有するＺｎ層である。厚さは、当業者に周知のクーロメトリーによって測定することができる。

金属層の析出に続いて、金属化した導電膜を、（ｉ）少なくとも１種の電気化学的活性化合物、または（ｉｉ）少なくとも１種の表面改質化合物のいずれかを含む第１の溶液と接触させて、機能化導電膜をもたらす。

用語「表面改質化合物（ｓｕｒｆａｃｅ−ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）」は、金属層表面と反応する、または金属層表面に配位することが可能な、少なくとも１種の化学基を含む化学的実体（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｔｉｔｉｅｓ）を指す。例えば、チオール末端基（−ＳＨ）を含む化合物は、銀、金および銅表面などの金属表面と会合することが公知である。チオールは、約０．１ｍＭ〜約１０ｍＭ、または約０．５ｍＭ〜約１０ｍＭ、または約１ｍＭ〜約１０ｍＭ、または約１ｍＭ〜約５ｍＭ、または約１ｍＭの濃度で表面を被覆することができる。

他の実施形態において、本明細書において定義したアクリレートなどの反応性モノマーが、金属表面に電着されて、二次層を形成することができる。例えば、酸性条件におけるアクリル酸の溶液は、濃度１ｍＭにおいて＋０．９Ｖの電位で酸化されると、電極上で重合することができる。

金属化導電膜には、膜の特性を変化させる機能性分子を電着させることができる（例えば、膜を触媒活性にする金属ナノ粒子；例えばＰＥＧをグラフトすることにより、膜の親水性を変化させる；またはその表面にナノ粒子を配位もしくは結合させることにより、膜の孔径を変化させる）。この方法で、製造の間に、単一ベース膜を、さまざまな機能のために最適化し、その後の時点、および／または使用の時点でベース膜について良好な規模の経済性を可能にし、使用者のための個別注文（カスタム）プロセスを可能にする。

金属化した導電膜を機能化するため、この膜を、関連する電気化学的条件下で安定な１種または複数の溶媒と、それぞれ少なくとも１種の官能基を含有する、少なくとも１種の電気化学的活性化合物とを含有する溶液と接触させる。関連する電気化学的条件下で安定な溶媒は、水、アセトニトリル、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートおよびこれらの混合物を含むことができる。本明細書において記述される方法により、金属または有機物質のいずれかを、この膜上に電着してその特性を変化させることができる。

本明細書において使用される用語「官能基（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐ）」は、単一の化学的実体として機能する傾向にある、その構造体の特性的な化学的性質および／または反応性の原因となる、分子、化合物、組成物もしくは錯体としての原子の組み合わせを意味する。例示的官能基には、炭化水素、ハロゲン含有基、酸素含有基、窒素含有基、ならびにリンおよび／または硫黄含有基が含まれる。官能基の例には、−ＮＨ_２（アミン）、−ＣＯＯＨ（カルボキシル）、シロキサン、−ＯＨ（ヒドロキシル）、−ＳＨ（メルカプト）、−ＣＯＮＨ_２（アミド）、−Ｓ（Ｏ）_２ＯＨ（スルホネート）、−Ｓ（Ｏ）ＯＨ（スルフィネート）、−ＯＳ（Ｏ）_２ＯＨ（サルフェート）、およびこれらを含む化学基が含まれるが、これらに限定されない。他の官能基の例には、抗体、酵素、ナノ粒子などが含まれる。

電気化学的析出は、当業者に周知の適切な電気化学的電位が系に与えられて、膜の表面上への電気化学的活性化合物の析出を誘発する場合に生じて、機能化膜をもたらす。

多くの異なる有機部分を、金属化導電膜の表面上に向けて電解還元することができる。本明細書において使用される用語「電気化学的に活性（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ）」とは、その化合物が、当業者に周知の電解酸化または電解還元条件に曝される場合、ナノチューブなどの他の化合物との化学結合を形成することが可能であることを意味する。一実施形態において、それぞれの電気化学的活性化合物は、電解重合可能なモノマー、例えばＮ−ビニルカルバゾール、（メタ）アクリレート、スチレン、アニリン、チオフェンまたはピロールなどであるが、これらに限定されない。その全体が参照により本明細書に組み込まれている、ＢａｌａｓｕｂｒａｍａｎｉａｎおよびＢｕｒｇｈａｒｄ、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．２００８，１８，３０７１〜３０８３を参照されたい。

例えば、それぞれのモノマーは、独立に（メタ）アクリレートとすることができる。本明細書において使用される、アクリレートなどの他の用語が後に続く用語「（メタ）」の使用は、アクリレートおよびメタクリレートの両方を指す。例えば、用語「（メタ）アクリレート」は、アクリレートまたはメタクリレートのいずれか、およびそれらのエステルを指し；用語「（メタ）アクリル」は、アクリルまたはメタクリルのいずれかを指し；用語「（メタ）アクリル酸」は、アクリル酸またはメタクリル酸のいずれかを指す。ある実施形態において、「（メタ）アクリレート」は、独立に、式

（式中、Ｒ^１は、水素、Ｃ_１〜Ｃ_１０ハロアルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、Ｃ_３〜Ｃ_８シクロアルキル、アリール（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキル、ヘテロアリール（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキル、（Ｃ_３〜Ｃ_８）シクロアルキル（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキル、またはヘテロシクリル（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキルであり、それぞれ場合によってハロゲン、シアノ、ニトロ、−Ｎ（Ｒ^３）_２、−Ｎ（Ｒ^３）_３ ^＋Ａ⁻、−ＯＲ^３、−ＳＲ^３、−Ｓ（Ｏ）_２ＯＲ^３、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ^３、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ^３）_２、−ＯＣ（Ｏ）ＯＲ^３、−Ｎ（Ｒ^３）Ｃ（Ｏ）ＯＲ^３、−Ｎ（Ｒ^３）Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ^３）_２、または−Ｏ［ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ］_ｑＲ^３（式中ｑは１〜２５０であり、それぞれのＲ^３は独立に水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキルである。）で置換され；Ｒ^２は、水素またはメチルであり、Ａ⁻はアニオン（例えばハライド）である。）の化合物またはその塩である。（メタ）アクリレートによるカーボンナノチューブ表面の改質は、式

（式中、ｎは２を超える。）のものを有する表面コーティングをもたらす。

他の例において、それぞれのモノマーは、独立にスチレンとすることができる。本明細書において使用される用語「スチレン」は、式

（式中、ｐは、０、１または２であり、それぞれのＲ^０は独立に、水素、Ｃ_１〜Ｃ_１０ハロアルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、Ｃ_３〜Ｃ_８シクロアルキル、アリール（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキル、ヘテロアリール（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキル、（Ｃ_３〜Ｃ_８）シクロアルキル（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキル、またはヘテロシクリル（Ｃ_１〜Ｃ_６）アルキルであり、それぞれ場合によってハロゲン、シアノ、ニトロ、−Ｎ（Ｒ^３０）_２、−Ｎ（Ｒ^３０）_３ ^＋Ａ⁻、−ＯＲ^３０、−ＳＲ^３０、−Ｓ（Ｏ）_２ＯＲ^３０、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ^３０、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ^３０）_２、−ＯＣ（Ｏ）ＯＲ^３０、−Ｎ（Ｒ^３０）Ｃ（Ｏ）ＯＲ^３０、−Ｎ（Ｒ^３０）Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ^３０）_２、または−Ｏ［ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ］_ｑＲ^３０（式中ｑは１〜２５０であり、それぞれのＲ^３０は独立に水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキルである。）で置換され；Ａ⁻はアニオン（例えばハライド）である。）の化合物である。スチレンによるカーボンナノチューブ表面の改質は、式

（式中、ｍは２を超える。）のものを有する表面コーティングをもたらすことができる。

他の実施形態において、電気化学的活性化合物は、ジアゾニウム塩である。図２において示されるように、ジアゾニウム塩の電気化学的還元は、窒素を放出して、膜内のナノチューブと反応して、膜の表面を機能化することができる基を形成する。

一実施形態において、電気化学的活性化合物は、アリールジアゾニウム塩であり、この場合、アリール基が、少なくとも１種の官能基により直接に、またはリンカーを介してのいずれかで置換される。官能基は、フェニルに直接結合することができ、または連結基を介してフェニルに、効果をもたらすように接続することができる。連結基の一例は、式
−（Ｃ_０〜Ｃ_１０アルキル−Ｑ）_０〜１−Ｃ_０〜Ｃ_１０アルキル−
（式中、Ｑは、結合、アリール、ヘテロアリール、Ｃ_３〜Ｃ_８シクロアルキル、またはヘテロシクリルであり；それぞれのアルキル基において１個以下のメチレンが、場合によって、かつ独立に−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒ^００）−、−Ｃ（Ｈ）＝Ｃ（Ｈ）−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ）_２−、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）−、−ＯＰ（Ｏ）（ＯＨ）−、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）Ｏ−、−Ｎ（Ｒ^００）Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）−、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）Ｎ（Ｒ^００）−、−ＯＰ（Ｏ）（ＯＨ）Ｏ−、−ＯＰ（Ｏ）（ＯＨ）Ｎ（Ｒ^００）−、−Ｎ（Ｒ^００）Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）Ｏ−、−Ｎ（Ｒ^００）Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）Ｎ（Ｒ^００）−、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ^００）−、−ＯＣ（Ｏ）−、−Ｎ（Ｒ^００）Ｃ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ）Ｏ−、−ＯＳ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ）Ｎ（Ｒ^００）−、−Ｎ（Ｒ^００）Ｓ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ）_２Ｏ−、−ＯＳ（Ｏ）_２−、−Ｓ（Ｏ）_２Ｎ（Ｒ^００）−、−Ｎ（Ｒ^００）Ｓ（Ｏ）_２−、ＯＣ（Ｏ）Ｏ−、−ＯＣ（Ｏ）Ｎ（Ｒ^００）−、−Ｎ（Ｒ^００）Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−Ｎ（Ｒ^００）Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ^００）−、−ＯＳ（Ｏ）Ｏ−、−ＯＳ（Ｏ）Ｎ（Ｒ^００）−、−Ｎ（Ｒ^００）Ｓ（Ｏ）Ｏ−、−Ｎ（Ｒ^００）Ｓ（Ｏ）Ｎ（Ｒ^００）−、−ＯＳ（Ｏ）_２Ｏ−、−ＯＳ（Ｏ）_２Ｎ（Ｒ^００）−、−Ｎ（Ｒ^００）Ｓ（Ｏ）_２Ｏ−、または−Ｎ（Ｒ^００）Ｓ（Ｏ）_２Ｎ（Ｒ^００）−（式中、それぞれのＲ^００は、独立に水素またはＣ_１〜Ｃ_６アルキルである。）によって置き換えられている。）の基である。

一例において、少なくとも１種の官能基は、第２のポリマー、抗体または酵素である。他の例において、第２のポリマーは、ポリエチレングリコール、ポリカルボン酸、以下に記述されるポリカチオン、または以下に記述されるポリアニオンとすることができる。

「ポリカルボン酸」は、遊離カルボン酸側鎖を有するポリマーを指す。ポリカルボン酸の例には、ポリ（アクリル酸）、ポリ（マレイン酸）、およびこれらのコポリマー、例えばポリ（アクリル酸−ｃｏ−マレイン酸）、ポリ（アクリル酸−ｃｏ−（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸））、およびポリ（アクリル酸−ｃｏ−アセトニトリル）が含まれるが、これらに限定されない。ポリカルボン酸は、鉄、パラジウム、白金、金、銀および銅などの金属、ならびにそれらのナノ粒子、またはＦｅ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｐｔ^２＋、Ｐｔ^４＋、Ｐｄ^２＋、Ｃｕ^＋、Ａｕ^＋、およびＡｇ^＋、などの金属イオンとキレートをつくることができ、これらはその後還元されて触媒表面を形成することができる。

ＰＥＧ鎖をジアゾニウムに共役させる場合、機能化膜は、汚れのない（ｎｏｎ−ｆｏｕｌｉｎｇ）表面を有することができる。Ｖａｄｇａｍａ，Ｐ編、Ｓｕｒｆａｃｅｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｆｏｒ Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ（Ｂｏｃａ Ｒａｔｏｎ，ＦＬ）２００５、７６３〜７７６ページを参照されたい。

他の実施形態において、それぞれの電気化学的活性化合物は、独立に、式

（式中、Ｒは官能基を含み、Ａ⁻は、電気化学的に許容されるアニオンである。）のものである。このようなジアゾニウム塩によるカーボンナノチューブ表面の改質は、そのフェニル基がそれぞれＲで置換される、場合によって架橋したポリフェニレンの表面コーティングをもたらすことができる。

本明細書において使用される用語「電気化学的に許容されるアニオン（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ ａｎｉｏｎ）」は、電気化学的活性化合物の電気化学的析出を実質的に妨げないアニオンを意味する。適切なアニオンの例には、ハロゲン化物、過塩素酸塩、テトラフルオロホウ酸塩およびヘキサフルオロリン酸塩が含まれるが、これらに限定されない。

他の実施形態において、それぞれの電気化学的活性化合物は、独立に、式

（式中、Ｒは官能基を含み、Ａ⁻は、電気化学的に許容されるアニオンである。）のものである。このようなジアゾニウム塩によるカーボンナノチューブ表面の改質は、そのフェニル基がそれぞれＲで置換される、場合によって架橋したポリフェニレンの表面コーティングをもたらすことができる。

任意の前述のモノマーの電着は、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれている、ＰｉｎｓｏｎおよびＰｏｄｖｏｒｉｃａ、Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．２００５，３４，４２９〜４３９において考察されている条件下とすることができる。モノマー（例えば、アリールジアゾニウム塩、（メタ）アクリレート、スチレンなど）は、支持電解質を有する非プロトン性媒質（例えば、アセトニトリル＋０．１Ｍテトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート）または酸性水性媒質（例えば０．１ＭＨ_２ＳＯ_４）のいずれか中に約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度で溶解し、改質される表面を陰極として使用し還元することができる。変動できる時間（秒〜分）について、陰極の電位を、ポテンシオスタットの助けにより、モノマーのボルタンメトリーピークの電位またはより陰極性（より負）電位に設定することができる。電解還元の後、電極（すなわち膜）の完全な洗浄を行って、どんな弱吸着性薬品も除去するように使用することができる。Ｗａｊｅら、Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２００５，１６，Ｓ３９５ページも参照されたい。さらなる例において、機能性材料（ナノ粒子などの、機能化膜のチャンネルの一部を物理的に充填する表面層を形成することによって、膜の孔径を変化させることができるもの）は、ジアゾニウム塩に共役することができ、ナノチューブにおける塩の還元が、ジアゾニウム共役ポリマーと膜の間の共有結合の形成をもたらす。

一例において、白金ナノ粒子は、ジアゾニウム塩に化学的に共役される機能性材料とすることができる。このような改質は、有機汚染物質を分解することが可能な触媒活性系に、膜を変換することができる。ナノ粒子に共役されたジアゾニウム塩は、約０．１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度で提供することができる。ある実施形態において、ジアゾニウム共役物は、約１ｍＭから１０ｍＭもしくは約０．１ｍＭから１０ｍＭの間；または約０．５ｍＭから１０ｍＭの間；または約１ｍＭから５ｍＭの間の濃度で提供することができる。

他の例において、シアル酸は、ジアゾニウム塩に化学的に共役される機能性材料とすることができる。シアル酸改質膜は、接触する溶液中のインフルエンザウイルスの存在に対して使用することができる。シアル酸は、インフルエンザウイルスの表面上の赤血球凝集素活性（ｈｅｍａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ）（ＨＡ）糖タンパク質に共役することができ、それにより、膜気孔を閉塞することにより、孔径を減少（または閉鎖さえも）させる。このような結合は、例えば、溶液の設定または空気濾過の設定のいずれにおいても、機能化膜により濾過されるウイルス供給源の流速の変化によって、検知することができる。水中において、新たなターゲットが結合すると放出されるようになる蛍光ターゲットを有する結合部分を予め配合することも可能である。この場合には、排出液中のターゲットの蛍光をモニターして、結合を検出するであろう。同様な取組みが、いくつかの空気濾過の設定において使用できる。

他の例において、ポリアニオン（例えばカチオン交換媒体）、例えばポリ（スチレンスルホン酸）ナトリウムもしくはポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸）など、またはポリカチオン（例えばアニオン交換媒体）、例えばポリ（アクリルアミド−Ｎ−プロピルトリメチルアンモニウムクロリド）などは、ジアゾニウム塩に化学的に共役される機能性材料とすることができる。このようなポリアニオンは、Ｎａ^＋などのモノカチオンに比べてＭｇ^２＋およびＣａ^２＋などのジカチオンを優先的に排除することができる。このようなポリカチオンは、水軟化の使用について、ＯＨ⁻、Ｆ⁻、またはＣｌ⁻などのモノアニオンに比べてＳＯ_４ ^２−およびＰＯ_４ ^３−などのジアニオンを優先的に排除することができる。

本明細書において使用されるポリカチオンは、意図される使用のｐＨ、例えばｐＨ５から８の間において多価正電荷を有するポリマーを指す。ポリカチオンの例には、キトサン、またはポリ（アルギニン）、ポリ（リシン）、ポリ（オルニチン）、または他のポリカチオン、例えばカチオン性有機ポリマー、例えばポリ（エチレンイミン）もしくはポリ（アリルアミン）などが含まれるが、これらに限定されない。

本明細書において使用される用語ポリアニオンは、意図される使用のｐＨ、例えばｐＨ５から８の間において多価負電荷を有するポリマーを指す。ポリアニオンの例には、アニオン性多糖、例えば、ヘパリン、アルギン酸、またはヒアルロン酸、または他のポリアニオン、例えばアニオン性有機ポリマー、例えばポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）もしくはポリ（アクリル−ｃｏ−メタクリル酸）などが含まれるが、これらに限定されない。

別法として、電着に続いて、機能化膜は、これまでに付着した官能基と反応または会合することができる成分（例えば機能性材料）を含有する他の溶液と接触させることができる。例えば、存在する官能基の少なくとも一部がナノ粒子に結合または配位することが可能である機能化膜を、ナノ粒子と接触させることによって、ナノ粒子被覆機能化膜を調製することができる。ある実施形態において、ナノ粒子は金属ナノ粒子であり、機能化膜の表面上の官能基はカルボン酸および／またはスルホン酸基を含む。他の実施形態において、ナノ粒子はポリマー質ナノ粒子またはシリカナノ粒子であり、それぞれ、膜の表面上の官能基に結合または配位することができる表面機能性を有する。一例において、一方のナノ粒子および機能化表面は、活性化エステル基（例えば、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミジルエステル、４−ニトロフェノールエステルまたは２−ニトロフェノールエステル）を含み、他方はアミノ基を有する。

本明細書において使用される用語「ナノ粒子（ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ）」は、１ｎｍから１０００ｎｍの間の平均直径を有する実質的球状または不規則形状粒子を意味する。これらの粒子は、単一化学元素もしくは単一合金を含有することができ；または不均一な複数の元素もしくは合金（例えばコア−シェル）または複数の元素もしくは合金の不均一な組成物を含有することができる。ある実施形態において、ナノ粒子は、１ｎｍから５００ｎｍ、または１ｎｍから２５０ｎｍ、または１ｎｍから１００ｎｍ、または１ｎｍから５０ｎｍ、または１ｎｍから１０ｎｍの間の平均直径を有する。ナノ粒子の平均直径は、当業者に周知の方法、例えば動的光分散によって測定することができる。

ナノ粒子に結合または配位するのに適した官能基の例には、−ＮＨ_２、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＳＨ、およびこれらを含有する化学的化合物が含まれるが、それらに限定されない。使用することのできるナノ粒子の例には、Ａｕ、ＡｇもしくはＰｔナノ粒子、および／または、任意の先行するナノ粒子を覆ってＡｕ、ＡｇもしくはＰｔの表面層を有するコア−シェルナノ粒子（例えば、Ａｕ／Ａｇ、Ｐｔ／Ａｕ、Ａｇ／ＡｕまたはＡｕ／Ｐｔ）が含まれるが、それらに限定されない。

最終的に、機能化膜を、導電膜から金属層を除去して、前述の方法により再機能化できる清浄な膜表面をもたらすのに適した条件に掛けることによって、最初の導電膜をリサイクルすることができる。ある実施形態において、これらの条件は、金属層を除去するための、当業者に周知の電気化学的酸化利用電位および電解質溶液を含む。他の実施形態において、これらの条件は化学的酸化を含む。例えば、金属層を除去するのに、Ｅｎｔｈｏｎｅ，Ｉｎｃ．（Ｃｏｏｋｓｏｎ Ｇｒｏｕｐ ｐｌｃ、Ｌｏｎｄｏｎの一部門）から入手可能な次の化学的溶液を使用することができる：ＥＮＳＴＲＩＰ（登録商標）４０００（銅、ニッケル）、ＥＮＳＴＲＩＰ（登録商標）ＡＵ−７８（金）、ＥＮＳＴＲＩＰ（登録商標）Ｃ−３８（銅）、ＥＮＳＴＲＩＰ（登録商標）ＤＺ（ニッケル）、ＥＮＳＴＲＩＰ（登録商標）ＮＰ（ニッケル）、ＥＮＳＴＲＩＰ（登録商標）ＮＸ（金）、ＥＮＳＴＲＩＰ（登録商標）ＰＭ（銀）、ＥＮＳＴＲＩＰ（登録商標）Ｓ（ニッケル、銅、銀、亜鉛）。これらの溶液は、業界において、表面から金属を化学的に剥離するのに使用されている。この用途において、金属「プライマー」を除去し、したがって場合による機能化コーティングも取り除いて、その初期状態における膜が現れるであろう。最初の膜がナノチューブによって導電性になっている場合でも、例えば、ナノチューブおよび最初の膜材料が、これらのエッチング剤によって影響されない一方、金属が定量的に除去されるであろう。

他の態様において、本開示は、上述の任意の実施形態により調製した機能化膜を提供する。

他の態様において、本開示は、導電膜と、この導電膜の表面上に配置される機能化金属層とを含む機能化膜であって、この金属層が（ｉ）１種もしくは複数の電気活性化合物に化学的に結合され、または（ｉｉ）少なくとも１種の表面改質化合物に化学的に結合もしくは配位されている膜を提供する。

他の態様において、本開示は、上述の任意の膜を含有する濾過膜モジュールを提供する。ある実施形態において、この濾過膜モジュールは、空気濾過膜モジュールである。ある実施形態において、この濾過膜モジュールは、水濾過膜モジュールであり、さらに対電極を備える。

対電極は、金、銀、白金または炭素などの化学的不活性材料から製造することができる。電気的に配線された電気化学的活性膜モジュールの概念は、電界を使用して水性入力流から塩を抜き出す技術である電解脱イオン化（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）（ＥＤＩ）において実証されている。これらの系は、図３において示されるスパイラルモジュール（ｓｐｉｒａｌ−ｗｏｕｎｄ ｍｏｄｕｌｅｓ）として構築することができ、その場合、ベース膜スタックは２つのイオン交換膜によって分離された２つの電極（陰極および陽極）を含む。２つの電極の一方は、上述のナノチューブ膜および／または改質ナノチューブ膜とすることができる。ある実施形態において、炭素対電極は、電気化学的安定性をもたらすことができる。炭素（ナノチューブ、炭素繊維など）のために導電性である電極は、上述のように、炭素の存在において炭素に影響を及ばさずに金属コーティングを除去することができるので、有用である。

本明細書において記述される膜を使用することができる電解脱イオン化用スパイラルモジュールの一例は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第５，５３８，６４２号である。

他の実施形態において、このような水濾過膜モジュールは、３つの構成部分、すなわち上述のナノチューブ膜、対電極、および、ナノチューブ膜と対電極の間に配置されるセパレーターを含むことができる。この実施形態において、イオン交換膜は、場合によるものである。

他の態様において、本開示は、多孔膜である、任意の前述の実施形態において記述された機能化膜を金属ナノ粒子と接触させることによって、その多孔膜の孔径を変化させる方法であって、その電気化学的活性化合物または表面改質化合物がそれぞれ官能基を含み；その官能基の少なくとも一部が、ナノ粒子に結合または配位することが可能であり；その膜が多孔膜である方法を提供する。多孔性膜上に存在する官能基の少なくとも一部は、ナノ粒子に結合または配位することが可能であり、それにより、平均孔径を変化させる。ナノ粒子は、その孔径を所望の平均径に変化させるのに適した任意の平均直径を有することができる。例えば、平均孔径約２００ｎｍを有する多孔性膜は、約５０ｎｍのナノ粒子と接触すると、平均孔径約１００ｎｍへの低下を見ることができる。他の例では、適正なサイズのナノ粒子を使用することによって、平均孔径約１００ｎｍを約５０ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約１００ｎｍを約２５ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約１００ｎｍを約１０ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約２００ｎｍを約１００ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約２００ｎｍを約７５ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約２００ｎｍを約５０ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約２００ｎｍを約２５ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約２００ｎｍを約１０ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約５０ｎｍを約２５０ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約５００ｎｍを約１００ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約５００ｎｍを約５０ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約１０００ｎｍを約５００ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約１０００ｎｍを約２５０ｎｍに低下させることができ；または平均孔径約１０００ｎｍを約１００ｎｍに低下させることができる。

別法として、本開示は、多孔膜の孔径を変化させる方法であって、上述の金属化膜を溶液と接触させることを含み、この膜が多孔膜であり、この溶液が、それぞれ官能基を含む電気化学的活性化合物または表面改質化合物を含み；官能基の少なくとも一部が、ナノ粒子を含み；さらに、金属化膜の表面上に電気化学的活性化合物を電気化学的に析出させることを含む方法を提供する。適切な膜、導電性カーボンナノチューブ、電気化学的活性化合物、官能基およびナノ粒子の例、ならびに代表的な孔径における変化は、上記において記述した通りである。

定義
本明細書において使用される用語「アルキル」は、特に指定されない限り、炭素原子１〜１０個を含有する直鎖または分岐鎖炭化水素を意味する。アルキルの代表的例には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソ−プロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｎ−ヘキシル、３−メチルヘキシル、２，２−ジメチルペンチル、２，３−ジメチルペンチル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニルおよびｎ−デシルが含まれるが、これらに限定されない。「アルキル」基が２つの他の部分間の連結基である場合、やはり直鎖または分岐鎖とすることができる；例には、−ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨＣ（ＣＨ_３）−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_２ＣＨ_３）ＣＨ_２−が含まれるが、これらに限定されない。

本明細書において使用される用語「アリール（ａｒｙｌ）」は、フェニル（すなわち、単環式アリール）、または少なくとも１個のフェニル環を含有する二環式環系、または芳香族二環式環系中の炭素原子だけを含有する芳香族二環式環を意味する。二環式アリールは、アズレニル、ナフチル、または単環式シクロアルキル、単環式シクロアルケニルまたは単環式ヘテロシクリルに縮合したフェニルとすることができる。二環式アリールは、二環系のフェニル部分内に含有される任意の炭素原子、またはナフチルもしくはアズレニル環の任意の炭素原子を介して親分子部分に連結される。二環式アリールの縮合した単環式シクロアルキルもしくは単環式ヘテロシクリル部分は、場合によって１個もしくは２個のオキソおよび／またはチア基により置換される。二環式アリールの代表的例には、アズレニル、ナフチル、ジヒドロインデン−１−イル、ジヒドロインデン−２−イル、ジヒドロインデン−３−イル、ジヒドロインデン−４−イル、２，３−ジヒドロインドール−４−イル、２，３−ジヒドロインドール−５−イル、２，３−ジヒドロインドール−６−イル、２，３−ジヒドロインドール−７−イル、インデン−１−イル、インデン−２−イル、インデン−３−イル、インデン−４−イル、ジヒドロナフタレン−２−イル、ジヒドロナフタレン−３−イル、ジヒドロナフタレン−４−イル、ジヒドロナフタレン−１−イル、５，６，７，８−テトラヒドロナフタレン−１−イル、５，６，７，８−テトラヒドロナフタレン−２−イル、２，３−ジヒドロベンゾフラン−４−イル、２，３−ジヒドロベンゾフラン−５−イル、２，３−ジヒドロベンゾフラン−６−イル、２，３−ジヒドロベンゾフラン−７−イル、ベンゾ［ｄ］［１，３］ジオキソール−４−イルおよびベンゾ［ｄ］［１，３］ジオキソール−５−イルが含まれるが、これらに限定されない。ある実施形態において、二環式アリールは、（ｉ）ナフチル、または（ｉｉ）フェニル環であり、５もしくは６員単環式シクロアルキル、５もしくは６員単環式シクロアルケニル、または５もしくは６員単環式ヘテロシクリルのいずれかに縮合され、この場合、縮合したシクロアルキル、シクロアルケニルおよびヘテロシクリル基は、場合によって、独立にオキソもしくはチアである１個または２個の基で置換される。

本明細書において使用される用語「アリールアルキル」および「−アルキルアリール」は、本明細書において定義されるアルキル基を介して親分子部分に付加される、本明細書において定義されるアリール基を意味する。アリールアルキルの代表的な例には、ベンジル、２−フェニルエチル、３−フェニルプロピルおよび２−ナフタ−２−イルエチルが含まれるが、これらに限定されない。

本明細書において使用される用語「シクロアルキル」は、単環式または二環式シクロアルキル環系を意味する。単環式環系は、炭素原子３〜８個を含有する環状炭化水素基であり、この場合、このような基は飽和または不飽和とすることができるが、芳香族ではない。ある実施形態において、シクロアルキル基は、完全飽和している。単環式シクロアルキルの例には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロペンテニル、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、シクロヘプチルおよびシクロオクチルが含まれる。二環式シクロアルキル環系は、架橋した単環式環または縮合した二環式環である。架橋した単環式環は、単環式環の２つの隣接しない炭素原子が、１個および３個のさらなる炭素原子間のアルキレン架橋（すなわち、形態−（ＣＨ_２）_ｗ−（式中、ｗは１、２または３である。）の架橋基）によって連結される単環式シクロアルキル環を含む。二環式環系の代表的な例には、ビシクロ［３．１．１］ヘプタン、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン、ビシクロ［２．２．２］オクタン、ビシクロ［３．２．２］ノナン、ビシクロ［３．３．１］ノナンおよびビシクロ［４．２．１］ノナンが含まれるが、これらに限定されない。縮合した二環式シクロアルキル環系は、フェニル、単環式シクロアルキル、単環式シクロアルケニル、単環式ヘテロシクリル、または単環式ヘテロアリールのいずれかに縮合した単環式シクロアルキル環を含む。架橋または縮合した二環式シクロアルキルは、単環式シクロアルキル環内に含有される任意の炭素原子を介して親分子部分に連結される。シクロアルキル基は、場合によって、独立にオキソまたはチアである１個または２個の基で置換される。ある実施形態において、縮合した二環式シクロアルキルは、フェニル環、５もしくは６員単環式シクロアルキル、５もしくは６員単環式シクロアルケニル、５もしくは６員単環式ヘテロシクリル、または５もしくは６員単環式ヘテロアリールのいずれかに縮合した５もしくは６員単環式シクロアルキル環であり、この場合、縮合した二環式シクロアルキルは、場合によって、独立にオキソもしくはチアである１個または２個の基で置換される。

本明細書において使用される「シクロアルケニル（ｃｙｃｌｏａｌｋｅｎｙｌ）」は、単環式または二環式シクロアルケニル環系を指す。単環式環系は、炭素原子３〜８個を含有する環状炭化水素基であり、この場合、このような基は不飽和である（すなわち少なくとも１つの環状炭素−炭素二重結合を含む）が、芳香族ではない。単環式環系の例には、シクロペンテニルおよびシクロヘキセニルが含まれる。二環式シクロアルケニル環は、架橋した単環式環または縮合した二環式環である。架橋した単環式環は、単環式環の２つの隣接しない炭素原子が、１個および３個のさらなる炭素原子間のアルキレン架橋（すなわち、形態−（ＣＨ_２）_ｗ−（式中、ｗは１、２または３である。）の架橋基）によって連結される単環式シクロアルケニル環を含む。二環式シクロアルケニルの代表的な例には、ノルボルネニルおよびビシクロ［２．２．２］オクタ−２−エニルが含まれるが、これらに限定されない。縮合した二環式シクロアルケニル環系は、フェニル、単環式シクロアルキル、単環式シクロアルケニル、単環式ヘテロシクリル、または単環式ヘテロアリールのいずれかに縮合した単環式シクロアルケニル環を含む。架橋または縮合した二環式シクロアルケニルは、単環式シクロアルケニル環内に含有される任意の炭素原子を介して親分子部分に連結される。シクロアルケニル基は、場合によって、独立にオキソもしくはチアである１個または２個の基で置換される。

本明細書において使用される用語「ハロ（ｈａｌｏ）」または「ハロゲン」は、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉまたは−Ｆを意味する。

本明細書において使用される用語「ハライド」は、フッ化物、塩化物、臭化物またはヨウ化物アニオンを意味する。

本明細書において使用される用語「ハロアルキル」は、本明細書において定義されるアルキル基を介して、親分子部分に付加される、本明細書において定義される少なくとも１種のハロゲンを意味する。ハロアルキルの代表的な例には、クロロメチル、２−フルオロエチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチルおよび２−クロロ−３−フルオロペンチルが含まれるが、これらに限定されない。

本明細書において使用される用語「ヘテロアリール」は、少なくとも１つのヘテロ芳香環を含む単環式ヘテロアリールまたは二環式環系を意味する。単環式ヘテロアリールは、５もしくは６員環とすることができる。５員環は、２つの二重結合と、１、２、３または４個の窒素原子と、場合によって１個の酸素もしくは硫黄原子とからなる。６員環は、３つの二重結合と、１、２、３または４個の窒素原子とからなる。５もしくは６員ヘテロアリールは、ヘテロアリール内に含有される任意の炭素原子または任意の窒素原子を介して親分子部分に接続される。単環式ヘテロアリールの代表的な例には、フリル、イミダゾリル、イソキサゾリル、イソチアゾリル、オキサジアゾリル、オキサゾリル、ピリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、ピラゾリル、ピロリル、テトラゾリル、チアジアゾリル、チアゾリル、チエニル、トリアゾリルおよびトリアジニルが含まれるが、これらに限定されない。二環式ヘテロアリールは、フェニル、単環式シクロアルキル、単環式シクロアルケニル、単環式ヘテロシクリル、または単環式ヘテロアリールに縮合した単環式ヘテロアリールからなる。二環式ヘテロアリール基の縮合したシクロアルキルもしくはヘテロシクリル部分は、場合によって、独立にオキソもしくはチアである１個または２個の基で置換される。二環式ヘテロアリールが、縮合したシクロアルキル、シクロアルケニルもしくはヘテロシクリル環を含む場合、二環式ヘテロアリール基は、二環式環系の単環式ヘテロアリール部分内に含有された任意の炭素原子または窒素原子を介して親分子部分に接続される。二環式ヘテロアリールがフェニル環に縮合した単環式ヘテロアリールである場合、二環式ヘテロアリール基は、二環式環系内の任意の炭素原子または窒素原子を介して親分子部分に接続される。二環式ヘテロアリールの代表的な例には、ベンズイミダゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチエニル、ベンゾキサジアゾリル、ベンゾキサチアジアゾリル、ベンゾチアゾリル、シンノリニル、５，６−ジヒドロキノリン−２−イル、５，６−ジヒドロイソキノリン−１−イル、フロピリジニル、インダゾリル、インドリル、イソキノリニル、ナフチリジニル、キノリニル、プリニル、５，６，７，８−テトラヒドロキノリン−２−イル、５，６，７，８−テトラヒドロキノリン−３−イル、５，６，７，８−テトラヒドロキノリン−４−イル、５，６，７，８−テトラヒドロイソキノリン−１−イル、チエノピリジニル、４，５，６，７−テトラヒドロベンゾ［ｃ］［１，２，５］オキサジアゾリルおよび６，７−ジヒドロベンゾ［ｃ］［１，２，５］オキサジアゾール−４（５Ｈ）−オニルが含まれるが、これらに限定されない。ある実施形態において、縮合した二環式ヘテロアリールは、フェニル環、５もしくは６員単環式シクロアルキル、５もしくは６員単環式シクロアルケニル、５もしくは６員単環式ヘテロシクリル、または５もしくは６員単環式ヘテロアリールのいずれかに縮合した５もしくは６員単環式ヘテロアリール環であり、この場合、縮合したシクロアルキル、シクロアルケニルおよびヘテロシクリル基は、場合によって、独立にオキソもしくはチアである１個または２個の基で置換される。

本明細書において使用される用語「ヘテロアリールアルキル」および「−アルキルヘテロアリール」は、本明細書において定義されるアルキル基を介して親分子部分に付加される、本明細書において定義されるヘテロアリールを意味する。ヘテロアリールアルキルの代表的例には、フル−３−イルメチル、１Ｈ−イミダゾール−２−イルメチル、１Ｈ−イミダゾール−４−イルメチル、１−（ピリジン−４−イル）エチル、ピリジン−３−イルメチル、ピリジン−４−イルメチル、ピリミジン−５−イルメチル、２−（ピリミジン−２−イル）プロピル、チエン−２−イルメチルおよびチエン−３−イルメチルが含まれるが、これらに限定されない。

本明細書において使用される用語「ヘテロシクリル（ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｙｌ）」は、単環式ヘテロ環または二環式ヘテロ環を意味する。単環式ヘテロ環は、Ｏ、ＮおよびＳからなる群から独立に選択される、少なくとも１個のヘテロ原子を含有する３，４，５，６もしくは７員環であり、この場合環は飽和または不飽和であるが、芳香族ではない。３もしくは４員環は、Ｏ、ＮおよびＳからなる群から選択される、１個のヘテロ原子を含有する。５員環は、ゼロもしくは１個の二重結合、およびＯ、ＮおよびＳからなる群から選択される、１、２もしくは３個のヘテロ原子を含有する。６もしくは７員環は、ゼロ、１もしくは２個の二重結合、およびＯ、ＮおよびＳからなる群から選択される、１、２もしくは３個のヘテロ原子を含有する。単環式ヘテロ環は、単環式ヘテロ環内に含有される任意の炭素原子または任意の窒素原子を介して親分子部分に接続される。単環式ヘテロ環の代表的な例には、アゼチジニル、アゼパニル、アジリジニル、ジアゼパニル、１，３−ジオキサニル、１，３−ジオキソラニル、１，３−ジチオラニル、１，３−ジチアニル、イミダゾリニル、イミダゾリジニル、イソチアゾリニル、イソチアゾリジニル、イソキサゾリニル、イソキサゾリジニル、モルホリニル、オキサジアゾリニル、オキサジアゾリジニル、オキサゾリニル、オキサゾリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、ピラニル、ピラゾリニル、ピラゾリジニル、ピロリニル、ピロリジニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチエニル、チアジアゾリニル、チアジアゾリジニル、チアゾリニル、チアゾリジニル、チオモルホリニル、１，１−ジオキシドチオモルホリニル（チオモルホリンスルホン）、チオピラニルおよびトリチアニルが含まれるが、これらに限定されない。二環式ヘテロ環は、フェニル、単環式シクロアルキル、単環式シクロアルケニル、単環式ヘテロ環、または単環式ヘテロアリールのいずれかに縮合した単環式ヘテロ環である。二環式ヘテロ環は、二環式環系の単環式ヘテロ環部分内に含有される任意の炭素原子または任意の窒素原子を介して親分子部分に接続される。二環式ヘテロ環の代表的な例には、２，３−ジヒドロベンゾフラン−２−イル、２，３−ジヒドロベンゾフラン−３−イル、インドリン−１−イル、インドリン−２−イル、インドリン−３−イル、２，３−ジヒドロベンゾチエン−２−イル、デカヒドロキノリニル、デカヒドロイソキノリニル、オクタヒドロ−１Ｈ−インドリルおよびオクタヒドロベンゾフラニルが含まれるが、これらに限定されない。ヘテロシクリル基は、場合によって、独立にオキソもしくはチアである１個または２個の基で置換される。ある実施形態において、二環式ヘテロシクリルは、フェニル環、５もしくは６員単環式シクロアルキル、５もしくは６員単環式シクロアルケニル、５もしくは６員単環式ヘテロシクリル、または５もしくは６員単環式ヘテロアリールに縮合した５もしくは６員単環式ヘテロシクリル環であり、この場合二環式ヘテロシクリルは、場合によって、独立にオキソもしくはチアである１個または２個の基で置換される。

本明細書において使用される用語「オキソ（ｏｘｏ）」は、＝Ｏ基を意味する。

本明細書において使用される用語「飽和した（ｓａｔｕｒａｔｅｄ）」は、いかなる多重炭素−炭素結合も含有しない、基準的化学構造を意味する。例えば、本明細書において定義される飽和シクロアルキル基には、シクロヘキシル、シクロプロピルなどが含まれる。

本明細書において使用される用語「チア（ｔｈｉａ）」は、＝Ｓ基を意味する。

本明細書において使用される用語「不飽和の（ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ）」は、少なくとも１個の多重炭素−炭素結合を含有するが、芳香族ではない基準的化学構造を意味する。例えば、本明細書において定義される不飽和シクロアルキル基には、シクロヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキサジエニルなどが含まれる。

ステンレス鋼膜の改質およびリサイクル処理
ステンレス鋼膜は、Ｈｉｔａｃｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手できる。銅を電着して、金属層を付加し、銅層は、ジアゾニウム共役抗体を電解グラフトすることによって機能化される。改質前に、膜は、不動態ステンレス鋼表面を有する。抗体を共役した後、ターゲット分子例えばウイルスタンパク質の存在下で、膜の気孔を崩潰することができる。したがって、膜はウイルスを濾過除去するだけでなく、孔径を狭くし、それにより流速を低下させて、使用者にウイルスの存在を警告するであろう。したがって、ターゲット分子が存在しないと、高い流量（より低い濾過効率を伴う）を達成することができ、ターゲットが存在すると、より低い流速（制限された気孔により）を生じる。最終的に、ＥＮＳＴＲＩＰ（登録商標）Ｓ−１８０で銅を剥離して、ステンレス鋼表面を再生させる。

本開示は、さまざまな態様の例示として意図されている、本出願において記述される特定の実施形態に関して限定されるべきではない。当業者には明らかであるように、その精神および範囲から逸脱せずに、多くの修正および変更を行うことができる。本明細書において列挙したもののほかに、本開示の範囲内にある機能的に同等の方法および装置は、上記の記述から当業者には明らかであろう。このような修正および変更は、添付される特許請求の範囲内に収まることが意図される。本開示は、添付の特許請求の範囲の条件によってのみ、このような特許請求の範囲が権利を与えられる完全な等価物の範囲に沿って、制約されるべきである。本開示は特定の方法、試薬、化合物、組成物または生物学的系に限定されず、これらは、もちろん変動できる点を理解されたい。本明細書において使用される命名法は、特定の実施形態を記述する目的だけのためであり、制約することを意図するものではない点も理解されたい。

本明細書における実質的に全ての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（例えば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（例えば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

さらに、本開示の特徴または態様が、マーカッシュ群に関して記述される場合、当業者は、本開示が、それによってまた、マーカッシュ群の任意の個々のメンバーもしくはメンバーの小群に関しても記述されることを認めるであろう。

当業者によって理解されるように、成文の記述を提供することに関するなどの、任意のかつ全ての目的について、本明細書において開示される全ての範囲は、任意のかつ全ての可能な小範囲およびその小範囲の組み合わせも含む。任意の掲げられた範囲は、その同一の範囲が、少なくとも半分、三分の一、四分の一、五分の一、十分の一などに等分されることが十分に記述されかつ可能であることを容易に認めることができる。非限定的例として、本明細書において考察されるそれぞれの範囲は、下位の三分の一、中間の三分の一、上位の三分の一などに容易に分割することができる。またやはり当業者によって理解されるように、「まで（ｕｐ ｔｏ）」、「少なくとも（ａｔ ｌｅａｓｔ）」、「を超える（ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ）」、「未満の（ｌｅｓｓ ｔｈａｎ）」などの全ての言回しは、記載される数を含み、その後上記において考察したように小範囲に分割することができる範囲を指す。最後に、当業者によって理解されるように、範囲は、それぞれの個々の数を含む。したがって、例えば、１〜３個のセルを有する群は、１、２、または３個のセルを有する群を指す。同様に、１〜５個のセルを有する群は、１、２、３，４または５個のセルを有する群を指すなどである。

本明細書においてさまざまな態様および実施形態が開示されているが、当業者には、他の態様および実施形態が明らかであろう。本明細書において開示される種々の態様および実施形態は、例示の目的のためであり、限定することを意図せず、真の範囲および精神は、下記の特許請求の範囲によって示される。

Claims (24)

1. 機能化導電膜の調製方法であって、
   導電膜の表面上に金属層を電気化学的に析出させて、金属化導電膜を形成すること；
   前記金属化導電膜を、アリールジアゾニウム塩を含む第１の溶液と接触させて、機能化導電膜を形成すること、および、
   前記機能化導電膜を、前記導電膜から前記金属層を除去するのに適した１種または複数の条件に掛けることによって、前記金属層を前記導電膜から除去すること、
   を含み、
   前記アリールジアゾニウム塩のアリール基が、直接に、または連結基を介してのいずれかで、少なくとも１種の官能基で置換されている、
   方法。
2. 前記金属層が、前記導電膜を、金属塩を含む第２の溶液と接触させることによって析出される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記導電膜が、金属膜を含む、
   請求項１に記載の方法。
4. 前記導電膜が、ポリマーおよび導電性カーボンナノチューブを含む、
   請求項１に記載の方法。
5. 前記導電性カーボンナノチューブが、単一壁カーボンナノチューブまたは多重壁カーボンナノチューブを含む、
   請求項４に記載の方法。
6. 前記導電膜が、ポリマー質膜を通して前記導電性カーボンナノチューブの溶液を濾過することによって調製される、
   請求項４に記載の方法。
7. 前記導電膜が、ポリマーおよび前記導電性カーボンナノチューブを含む第３の溶液を調製すること、ならびに、前記第３の溶液をキャスティングして前記導電膜をもたらすことによって調製される、
   請求項４に記載の方法。
8. 前記アリールジアゾニウム塩が、式
   
   （式中、Ｒは官能基を含み、Ａ⁻は、電気化学的に許容されるアニオンである。）のものである、
   請求項１に記載の方法。
9. 前記アリールジアゾニウム塩が、式
   
   のものである、
   請求項１に記載の方法。
10. 前記第１の溶液が、電解重合可能なモノマーを含む、
    請求項１に記載の方法。
11. 前記モノマーが、（メタ）アクリレートまたはスチレンである、
    請求項１０に記載の方法。
12. 前記導電膜の表面上に金属層を電気化学的に析出させることが、電解還元である、
    請求項１に記載の方法。
13. 前記第２の溶液が、少なくとも１種の表面改質化合物を含む、
    請求項２に記載の方法。
14. 前記表面改質化合物が、少なくとも１種の官能基と、金属層表面と反応するまたは金属層表面に配位することが可能な少なくとも１種の化学基とを含む、
    請求項１３に記載の方法。
15. 前記機能化導電膜を、金属ナノ粒子であって、存在する官能基の少なくとも一部が前記ナノ粒子に結合または配位することが可能である金属ナノ粒子と接触させて、ナノ粒子被覆機能化膜をもたらすことをさらに含む、
    請求項１に記載の方法。
16. 前記金属ナノ粒子が、Ａｕ、ＡｇまたはＰｔを含む、
    請求項１５に記載の方法。
17. 導電膜と該導電膜の表面上に配置される金属層とを含む金属導電化膜に、アリールジアゾニウム塩が化学的に結合した機能化導電膜であって、
    前記機能化導電膜は、前記導電膜から前記金属層を除去するのに適した１種または複数の条件に掛けることによって、前記金属層が前記導電膜から除去されるものであり、
    前記アリールジアゾニウム塩のアリール基が、直接に、または連結基を介してのいずれかで、少なくとも１種の官能基で置換されている、
    機能化導電膜。
18. 請求項１７に記載の前記機能化導電膜を備える、
    濾過膜モジュール。
19. 対電極をさらに備える、
    請求項１８に記載の濾過膜モジュール。
20. 前記１種または複数の条件が、電気化学的酸化を含む、
    請求項１に記載の方法。
21. 前記１種または複数の条件が、化学的酸化を含む、
    請求項１に記載の方法。
22. 前記機能化導電膜を、金属ナノ粒子と接触させることをさらに含み、
    前記官能基の少なくとも一部が、前記金属ナノ粒子に結合または配位することが可能であり；
    前記機能化導電膜が多孔膜である、
    請求項１に記載の方法。
23. 多孔膜の孔径を変化させる方法であって、
    前記多孔膜を、溶液と接触させることを含み、
    前記多孔膜が、導電膜の表面上に金属層を電気化学的に析出させることによって形成され；
    前記溶液が、アリールジアゾニウム塩を含み；
    前記アリールジアゾニウム塩のアリール基が、直接に、または連結基を介してのいずれかで、少なくとも１種の官能基で置換されており、
    前記官能基の少なくとも一部がナノ粒子を含み；さらに
    前記多孔膜の表面上に、前記アリールジアゾニウム塩を電気化学的に析出させること、および
    前記金属層を、前記導電膜から除去すること、
    を含む方法。
24. 導電膜と該導電膜の表面上に配置される金属層とを含む金属化導電膜にアリールジアゾニウム塩が化学的に結合した機能化導電膜の改質方法であって、
    前記機能化導電膜を、前記導電膜から前記金属層を除去するのに適した１種または複数の条件に掛けることによって、前記金属層を前記導電膜から除去することを含み、
    前記アリールジアゾニウム塩のアリール基が、直接に、または連結基を介してのいずれかで、少なくとも１種の官能基で置換されており、
    方法。