2017 Fiscal Year Research-status Report
低温排熱有効利用のための階層的細孔構造を有する高性能水蒸気吸着材の開発
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16K18357
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
藤木 淳平 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (20530190)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | カーボン / 窒素官能基 / 水蒸気吸着 / 量子化学計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、窒素含有カーボンの特異的な水蒸気吸着性能に着目し、カーボンの細孔特性および表面化学構造が水蒸気吸脱着特性に及ぼす影響を解明することで、高性能吸着ヒートポンプ・デシカント用多孔質カーボンの開発に繋がる知見を得ることを目的とする。本年度は、昨年度に引続き水蒸気吸着機構の解明のための窒素含有カーボン表面における水分子の吸着状態計算を実施した。実際に窒素含有カーボンのXPS N1sスペクトルを解析した結果より決定したカーボン表面に存在しうる9種類の窒素官能基を有するカーボン表面モデルを作成し、B3LYP/6-31G+d,pレベルの密度汎関数法により構造最適化を行った。その結果、窒素官能基を有するカーボン表面では、窒素官能基周りに電子的な偏りが生じ、それに起因して生じる双極子モーメントが水分子の双極子モーメントと相互作用することにより、吸着初期に水分子を吸着するとの推察が得られた。また、各表面モデルと吸着状態モデルの構造最適化計算より得られたエネルギーから相互作用エネルギーを算出した結果より、水蒸気吸着に有効と考えられる窒素官能基の種類を推定した。これらの計算結果より、カーボン表面における水蒸気吸着では、特に水素結合性の相互作用が吸着性能の向上に重要であると推察された。その予測結果に基づき窒素含有カーボンの合成法の改良や性能向上を検討するための実験環境整備として、合成実験装置を導入し、試運転を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度までの遅れに加え、所属変更に伴う研究停止期間が生じたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
計算環境の強化により研究進捗の遅れは取り戻しつつあるため、速やかに実験環境を整えた後、予定している性能改良試験を実施する。
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| Causes of Carryover |
研究進捗状況を考慮して当初予定していた実験の大部分を次年度に繰越したため、差額が生じた。
使用計画としては、基本的には当初の助成金使用計画に沿って予算執行する。ただし、前年度未実施の実験を補填する研究計画になるため、前年度残金はその分に充てる。
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Research Products
(1 results)
