2017 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ波照射による熱誘起ラジカル生成を利用した脱レアメタル触媒の開発とその応用
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16H04184
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
白井 孝 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30571426)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤 正督 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50238523)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 触媒 / 代替材料 / HAp / VOCガス / 結晶性 / 貴金属触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大気汚染の原因の一つとされているVOCガス削減のために、ヒドロキシアパタイト(HAp)の熱誘起ラジカル生成を利用した脱レアメタル触媒の開発とその応用について研究を行っている。HApは熱を加えた際、表面の水酸基が脱離し表面に補足電子が生じる。この補足電子が大気中の酸素と反応し酸素ラジカルを生成し、VOCガスの酸化分解に利用される。そこで、加熱方法に直接加熱ではなくマイクロ波加熱を用いることで、より低エネルギーかつ効率よく水酸基を脱離させることを目的とした。本年度は遊星ボールミルを用いてHAp表面にメカノケミカル処理を施し「HApの結晶性」と「マイクロ波の吸収と加熱特性」の相関を調査した。今回の検討により、HAp粉体にメカノケミカル処理を行うことにより結晶構造の歪みを確認した。粉末X線回折の結果から、メカノケミカル処理を行うことで(0 0 2)面(c面)に対する(3 0 0)面(a面)の半値幅の割合の増加が見られた。これはa軸方向の結合よりもc軸方向の結合の方が強いため、a軸方向の結合が切れa面が多く露出したためである。
また、マイクロ波加熱の結果から、メカノケミカル処理を行った試料は未処理試料よりも加熱特性が低下することを確認した。これはメカノケミカル処理によってHApの結晶構造が歪んだことで、内部の構造水が露出し脱離しやすくなったため、HAp自体は加熱されなかったと考えられる。この加熱挙動の違いを利用して、表面活性化の定量化技術として応用が可能と考え、今後検討を続ける。
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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
量産化を踏まえた固化反応促進技術および成形体強度の向上を目指した機械的強度発現技術の開発を行うために、反応層の制御、反応析出物の均質化、さらに量産性向上のために迅速な固化反応の促進方法の確立が必要となる。
これまでに原料粉体種、組み合わせ、ミル条件等、最適条件下で作製した試料粉体をアルカリ等溶媒と混合し成形した後、2.45GHzシングルモードMW加熱装置を用い、最大電場、最大磁場、電場+磁場の異なる加熱モードにおける反応挙動の違いについて検討を行った。2.45GHzシングルモードマイクロ波加熱装置は、TE103モードの定在波を形成し、試料位置によりMW電界および磁界加熱が可能であることを確認し、固化体について、サーマル電界放出型走査電子顕微鏡およびエネルギー分散Ｘ線分光法による試料の外観評価および構成元素分析、固体NMRを用いた析出物構造解析、Ｘ線回折装置による結晶構造解析の結果から、固化発現に必要な材料設計指針について検討を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
メカノケミカル処理する事でマイクロ波吸収特性が大きく変化することが予想される。そこで、スイープジェネレータ、空洞共振器およびネットワークアナライザを用い、空洞共振摂動法による誘電率温度特性評価システムにより、MC処理粉体の誘電率特性測定やマイクロ波加熱特性の評価を行い、メカノケミカル処理試料におけるマイクロ波吸収特性ならびその発熱挙動について検討を行い、熱誘起ラジカル発生挙動に対するマイクロ波照射の有用性について、その反応効率及び環境負荷の観点から検討を行う。
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