2018 Fiscal Year Research-status Report
液固相転移を利用した降温脱離型二酸化炭素吸収材料の開発
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18K19864
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
野呂 真一郎 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (70373347)
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2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素分離 / 液固相転移 / イオン性物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大気中の二酸化炭素を低コストで分離回収する技術開発は、環境問題の観点から喫緊の課題である。本研究では、これまでとは全く異なる脱離機構“降温による液固相転移を利用した吸収二酸化炭素の脱離”により、二酸化炭素を高選択的に吸収分離するイオン性物質を合成する。その選択的吸収分離の機序をＸ線回折・熱量・分光・吸着測定から明らかにするとともに、材料設計指針と材料群のプロトタイプを提示し、学術的基盤の形成に資する。これまで未開拓であった降温脱離の実証により、全回収コストの50～70%を占める脱離プロセスの省エネ化を促すと期待できる。
本年度は、20～40℃の目的温度範囲で固液相転移を示すイオン性物質の合成を試みたが、目的温度範囲付近で固液相転移を示す物質は現在まで得られていない。そこで、本研究のコンセプト確認のために既存イオン性物質（固液相転移温度：23度）を合成し、その二酸化炭素吸収測定を行ったが、（１）安定性が低い、（２）既存の吸着装置による液体の二酸化炭素吸収特性評価が困難、のため、本物質の評価を断念した。代わって、固液相転移温度は高温（～90度）であるが安定に取り扱える新規イオン性物質を合成し、その構造解析に成功した。また、別のタイプのイオン性物質の合成（室温で液体）にも成功した。両物質ともにアニオンとして二酸化炭素吸収能の高いbis(trifluoromethylsulfony)imideアニオンを有しており、液体状態において高い二酸化炭素吸収特性が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度は目的温度範囲付近で固液相転移を示す物質の合成を達成できなかったが、目的温度範囲に近い温度で転移を示すイオン性物質の合成には成功している。次年度以降、分子修飾によって、ターゲット物質の合成が可能であると考えている。また、既存の吸着装置を利用した液体物質の二酸化炭素吸収能の測定が困難であったが、熱分析装置を用いた代替法により測定可能であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、本年度見いだされたイオン性物質の構造をベースとして、分子修飾により20～40℃の目的温度範囲で固液相転移を示すイオン性物質開発を進める。また、二酸化炭素ガス吸収能評価方法の検討を行う。具体的には、ガス吸着装置に代わって、熱重量分析装置を利用し、炉内に二酸化炭素ガスを流通させ、温度変化による固液相転移の誘起、それに伴う吸収量の変化を重量変化から追跡する。
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[Journal Article] Incorporation of Multinuclear Copper Active Sites into Nitrogen-Doped Graphene for Electrochemical Oxygen Reduction2018
Author(s)
Masaru Kato, Marika Muto, Naohiro Matsubara, Yohei Uemura, Yuki Wakisaka, Tsubasa Yoneuchi, Daiju Matsumura, Tomoko Ishihara, Takashi Tokushima, Shin-ichiro Noro, Satoru Takakusagi, Kiyotaka Asakura, and Ichizo Yagi
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Journal Title
ACS Appl. Energy Mater.
Volume: 1
Pages: 2358-2364
DOI
Peer Reviewed
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