2021 Fiscal Year Annual Research Report
二酸化炭素回収・有効利用・削減に向けた総合的プロセス実現のための材料開発
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19K05559
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
加納 博文 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (60334166)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 環境負荷低減物質 / アルカリ金属炭酸塩 / 二酸化炭素回収 / 異種原子置換 / ナノ構造化 / 構造活性化 / ナノコンポジット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 湿潤下でのCO2回収材として有望なK2CO3やNa2CO3は理論上の回収量は多いが、反応速度が遅いとか再生温度が高いといった問題点がある。このような問題点を克服するために本研究ではNa2CO3やK2CO3と炭素とのコンポジット化とMgドープしたNa2CO3の炭素とのコンポジット化を進め、反応速度の向上と再生温度の低下において有意な効果があることを認めた。またNa2CO3と炭素とのコンポジットにおけるナノ構造について、X線回折ピークを解析するとともに炭素成分の役割についてことで調べ、Na2CO3がナノ結晶になることと、制約された空間において構造歪をもつことが示された。そのため、バルク粉末との反応性の違いが生じたと結論づけた。
2) プラズマCVD（PACVD）装置を作製し、アセチレンとアンモニアを原料に鉄基板に窒素ドープカーボンを形成した薄膜を調製した。さらにPACVD装置で金属銅微粒子を析出させ、Cu/N-C電極を作製した。また、CuSO4を含む硫酸溶液中でN-C電極上にCuナノ粒子をN-C電極表面に電析させた。これら電極を用いKHCO3溶液中CO2存在下で電気化学還元を行うことで有機物の生成に関係する白濁が見られた。しかしながら、成分分析するまでの量は得られず、電極面積の増大が必要であることが理解された。
3) 柔軟な構造を持つELM-11, ELM-12及びELM-13を用い、異なる組成比の混合ガスに対する77 Kにおける吸収等温線と吸収の時間変化を測定した。ELM-11ではN2:O2=9:1の混合気体であっても純O2の等温線に似た挙動を示し、高選択的O2吸収の可能性を示した。時間変化の結果は、ELM-11ではN2に比べO2に対して速い吸収反応が示され、圧力スイング分離への応用可能性があることがわかった。
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