Development of a novel method for the preparation of composite catalytic nanoparticles using gas-phase particle processing
| Project/Area Number |
21K04750
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 |
島田 学 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (70178953)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 優 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (00633752)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | エアロゾルプロセス / CVD / 助触媒 / 粒子被覆 / 噴霧乾燥 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、単一物質の触媒に比べて性能の向上、用途の拡大、長寿命化などのメリットが期待できる、微量の異物質を付着させた触媒粒子（複合触媒粒子）に対して、エアロゾルのプロセスの技術・知見を利用した、粒子合成や微量物質の付着を気相中で精密に行う新しい作製手法を開発する。さらに作製した粒子の触媒活性を評価し、物質の付着状態などの粒子性状との関係を調べることで、本手法の有用性を確認するとともに望ましい複合触媒粒子の性状を見出す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、単一物質の触媒に比べて性能の向上、用途の拡大、長寿命化などのメリットが期待できる、微量の異物質を付着させた触媒粒子（複合触媒粒子）に対して、エアロゾルのプロセスを利用した粒子合成や微量物質の付着を気相中で精密に行う作製手法を開発する。さらに作製した粒子の触媒活性を評価し、物質の付着状態などの粒子性状との関係を調べることで、本手法の有用性を確認するとともに望ましい複合触媒粒子の性状を見出す。本年度の研究成果の概要は、以下のとおりである。
１．前年度に引き続き、CVDと蒸発-凝縮プロセスでそれぞれ作製したナノ粒子を気中混合・凝集・堆積させることにより複合触媒粒子を作製した。本年度はチタニアナノ粒子と酸化銅ナノ粒子の複合化を行い、粒子の物理的性状、化学組成、光吸収特性を電子顕微鏡、X線回折、分光分析等で評価した。また、光触媒性能を評価するために、紫外・可視光照射下における有機物質の分解反応試験を行い、反応条件・物質に対する分解速度の依存性を求めた。
２．既製の触媒粒子を用いた複合触媒粒子の作製を検討した。銀のコロイドナノ粒子を液相合成した。別途既製の銀コロイド粒子も入手し、両者とも粒子の性状等を調べた。これらの分散液を前年度製作した噴霧乾燥粒子分散装置で処理することにより、気中分散した銀ナノ粒子が得られることを確認できた。さらに、気中分散銀ナノ粒子とCVDで作製したチタニアの複合物を作製し、１と同様に、性状、組成、特性を評価し、また光触媒性能の評価も行い、相互の関係を調べた。
３．粒子表面での付着物質の気相析出による複合触媒粒子の作製を検討した。噴霧乾燥で得られた銀ナノ粒子、多層カーボンナノチューブ粒子に対し、チタンのアルコキシド蒸気、硝酸亜鉛蒸気を混合し、反応・固相析出させることで複合粒子を得た。これらに対しても、１, ２と同様に粒子および光触媒性能の評価を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究計画における重要な点は、・触媒粒子と付着物質粒子の気相合成・合体、・既製の触媒粒子の使用、・粒子表面での気相析出、のそれぞれの手法による複合触媒粒子の作製と、これらで作製された粒子の性状および触媒性能の評価を可能とすることであった。これらの点について、次年度の検討の観点から満足行く結果が得られたため、進展は順調と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的に、当初の研究計画に沿って遂行することとする。すなわち、これまで実施してきた異種粒子混合による複合触媒粒子の作製、既製の触媒粒子を用いた複合触媒粒子の作製、粒子表面での異種物質析出による複合触媒粒子の作製を、作製プロセスの改良を施しつつ継続し、全体の結果を整理することでこれらの作製手法の有用性を示し、また複合触媒粒子の性状と性能の関係を明らかにしていきたい。
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Report
(2 results)
Research Products
(28 results)
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[Presentation] Fabrication of ZnO/TiO2 Using Aerosol Method for Photocatalytic Applications2022
Author(s)
Firdaus, A. P., F. A. Mukti, S. Machmudah, S. Madhania, S. Winardi, M. Shimada, and Kusdianto, F. A. Mukti, S. Machmudah, S. Madhania, S. Winardi, M. Shimada, and Kusdianto
Organizer
4th International Seminar on Fundamental and Application of Chemical Engineering (ISFAChE) 2022
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Int'l Joint Research
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