Physical properties in the bulk and nano spaces for preparing metal-supported porous coordination polymers using supercritical fluid deposition method
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21H01694
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
宇敷 育男 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (30734850)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松山 清 福岡工業大学, 工学部, 教授 (40299540)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
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| Keywords | 超臨界CO2 / Dubinin-Astakhov式 / 多孔性配位高分子 / ナノ空間物性 / 吸着 / 熱力学 / 多孔質材料 / 触媒 / 超臨界二酸化炭素 / 溶解度 / 金属担持触媒 / 金属有機構造体 / PC-SAFT / バルク空間物性 / PCP / MOF |
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| Outline of Research at the Start |
当研究グループではこれまで，超臨界二酸化炭素(CO2)に金属前駆体を溶解させ，これを極めて高い比表面積かつ均一なナノ細孔を有する多孔性配位高分子(PCP)に含浸させることにより，高性能の金属担持触媒を創製する方法論(超臨界含浸法)を提案してきた．本プロセスの設計へ向けては金属前駆体の超臨界CO2への溶解度(バルク空間物性)及びPCPのナノ細孔内への金属前駆体の吸着平衡（ナノ空間物性）両者に関する定量的理解が必須である．そこで本研究では，超臨界含浸法による金属担持PCP創製プロセスの設計へ向けた，超臨界CO2中における金属前駆体のバルク及びナノ空間物性に関する定量的基盤の構築を目的とする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
代表的なPCP（多孔性配位高分子）の一種であるZIF-8(比表面積：2000 m2/g)を吸着剤（金属担持触媒におけるモデル担体）としたアセトン及びトルエンのナノ空間物性（吸着平衡）の定量的把握を，温度313～353 K，圧力10～20 MPaの範囲で超臨界CO2雰囲気下において検討した．その結果，超臨界含浸プロセスにおけるモデル吸着質であるアセトン及びトルエンの平衡吸着量は圧力減少・温度増加に伴い増加するという傾向が確認され，昨年度までに検討したヘキサンをモデル吸着質とした場合と同様の圧力・温度依存性であった．これは圧力減少，温度増加に伴い超臨界CO2バルク相におけるCO2密度が減少した結果，吸着剤のナノ細孔空間内で有機化合物と競争吸着するCO2量が減少するとともに，吸着剤細孔内に存在する吸着相からバルク相への溶質の溶解性が減少し有機化合物が吸着相内に分配されやすくなった結果に対応するものと推察する．また超臨界CO2雰囲気下における各種有機化合物のPCPへの吸着平衡の測定データ（ナノ空間物性）に対して，吸着ポテンシャル理論に基づく熱力学的吸着モデルあるDubinin-Astakhov式を適用した．その結果，Dubinin-Astakhov式による相関，そして得られたDubinin-Astakhovパラメーターの解析により超臨界CO2中におけるPCPへの溶質の吸着現象を定量的に考察可能であった．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(21 results)
