2018 Fiscal Year Research-status Report
アパタイト型化合物への金属固溶・析出現象を利用した排ガス浄化用複合金属触媒の開発
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17K00591
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
加藤 純雄 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (50233797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小笠原 正剛 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (40431613)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | アパタイト / 金属析出 / 非貴金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はA10(PO4)6(OH)2のアパタイト型リン酸塩のチャネル内にCuおよびFeイオンを導入した化合物からの金属イオンの析出挙動について検討を行った。
本研究ではこれまでにアパタイト型リン酸塩への金属水溶液の含浸後熱処理を行う方法でアパタイト型構造のチャネル内にCuおよびFeイオンが導入できることを見出している。具体的にはCa10(PO4)6(OH)2にCuおよびFeを含む水溶液を含浸後、焼成、急冷を行うことでCa10(PO4)6CuxFeyOzを合成した。
得られたCa10(PO4)6Cu0.25Fe0.25Ozを大気中900 ℃で1 h熱処理を行い徐冷した場合，アパタイト相に加えてCuOのピークが現れた一方，Fe種のピークは見られなかった。また，熱処理後の格子体積は熱処理前に比べ減少した。これはチャネル内のCuイオンが格子外に析出したためと考えられる。熱処理前後の試料のIRスペクトルを比較すると，熱処理前に比べ水酸基による吸収ピーク強度が大きくなり，この結果は，熱処理過程でチャネル内に水素原子が取り込まれていることを示しており，熱処理条件を考えると水素源は大気中のH2Oであることが推定された。
以上の結果は、CuおよびFeを含むアパタイト型リン酸塩からの金属種の析出条件に関する新たな知見であり、今後，熱処理条件とアパタイト型リン酸塩上に析出した金属種の形態および触媒活性の関係を検討することにより，非貴金属系排ガス浄化触媒の候補材料開発のための指針が得られることが期待できる。
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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
（１）Cu、Fe両イオンをチャネル内に含有するアパタイト型リン酸塩に対し熱処理を行うことにより，Cu種をアパタイト上に析出させることができることを見出した。この時、Fe種は析出せずにチャネル内のとどまることを明らかにした。
（２）アパタイト中のCu種の析出には，雰囲気中の水分が関与していることを見出した。
以上の成果より，CuおよびFeを含むアパタイト型リン酸塩からの金属種の析出条件に関する新たな知見が得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までに、Cu、Fe両イオンをチャネル内に含有するアパタイト型リン酸塩の合成法を確立するとともに、金属種をアパタイト上に析出させるための熱処理条件の検討を行っている。その中で、アパタイト中のCu種を析出させるためには，熱処理温度とともに雰囲気の影響が大きいことを見出しているが，析出した金属種のサイズ，および形態に対する影響は未検討である。
今後，熱処理条件とアパタイト型リン酸塩上に析出した金属種の形態および触媒活性の関係を検討することにより，非貴金属系排ガス浄化触媒の候補材料開発のための指針が得られることが期待できる。
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| Causes of Carryover |
目的化合物の合成実験と金属析出条件の検討を予定より重点的に行ったため、触媒活性評価に用いる標準ガス等の消耗品費が予定より少なくなったことにより次年度使用額が生じた。
（使用計画）
次年度使用分に関しては、アパタイト型化合物の調製に用いる遠心分離機、得られた試料の分析に使用する機器用備品等、および消耗品として化学試薬、触媒活性評価用の標準ガスを購入する。また、成果報告のための旅費および分析機器の利用料に使用する。
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Research Products
(16 results)
