層状構造等をもつセラミックスを用いた空気中二酸化炭素の室温高速吸収無機固体の創成
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21K05222
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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 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
柳瀬 郁夫 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10334153)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武田 博明 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (00324971)
小玉 翔平 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (30910096)
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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: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | DAC / 層状構造 / 二酸化炭素 / 無機材料 / セラミックス |
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| Outline of Research at the Start |
空気中の低濃度CO2を室温において直接回収する（Direct air capture, DAC）材料開発の重要性が増している。しかしながら、有機系アミン液体類とは対照的に、無機固体による低温回収は固相-気相反応のためにCO2吸収効率が低く、適切な材料は見出されていない。本研究では、多様な結晶構造をとるマンガネートのCO2吸収特性を調査し、CO2吸収特性の向上とアミン類と同等の低温でのCO2放出(吸収材の再生)を可能にする無機材料を開発すること及び空気中からのCO2直接回収技術に適した無機材料の設計指針を提案することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
CCS技術やCO2の資源化を進める中で，より高性能なCO2吸収材料の開発は重要である．吸収材料の中でも空気中からの直接CO2回収(DAC)には，室温でかつ極めて低い濃度(0.04%)のCO2を吸収する性質が材料に求められる．また，材料にはCO2を吸収するだけでなく，低温で放出・貯留または再利用できるように吸収材自身が再生できる性質を有することが望ましい．しかしながら，既存の無機材料の再生温度が高いという課題がある．
本研究では，CO2吸収後でも層状構造を保持できれば、CO2の低温脱離かつ吸収材の低温再生が期待できると考え，層状構造をもつナトリウムマンガネートに着目した．具体的には，液相法によって，従来の固相法よりも比表面積の高いナトリウムマンガネートを合成すること，及び室温における空気中からからのCO2吸収，及び低温CO2脱離・低温再生特性を調査することを目的とした．
水蒸気存在下でのナトリウムマンガネートによる空気中のCO2吸収反応を行ったところ，水分子と少量のNaイオンを層間に含む層状構造のバーネサイトが，CO2吸収によって生成することを見出した．液相合成によってナトリウムマンガネートの比表面積が増大させると，CO2吸収反応後の試料中のCO2とH2O量は，固相法と比べて増大した．また，空気中の希薄CO2反応では110℃で，Na0.66MnO2が再生できること，及びナトリウムマンガネートによるCO2吸収・脱離は繰り返し可能であることも確認された．
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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
大気中のCO2吸収する研究において、再生温度の低温化に適した化合物を見出すことができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
空気中から吸収したCO2の定量化を図り、材料の性能を詳細に明らかにする。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
