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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Development of a new particle deposition coating process using flame aerosol technologies

Research Project

Project/Area Number 20J20823
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

平野 知之  広島大学, 先進理工系科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2023-03-31
Keywordsナノ構造化微粒子 / 火炎噴霧熱分解法 / 管状火炎 / エアロゾルプロセス / ナノ粒子
Outline of Annual Research Achievements

(1) 微粒子の高耐久化:微粒子の酸に対する耐久性を向上させることを目的として,コアシェル構造をもつナノ構造化微粒子の合成を検討した。気相法を用いたコアシェル粒子のワンステップ合成には,精密な温度制御が必要となる。本研究では,同軸流拡散火炎の中心に,原料液滴を輸送するための流路として石英管を設置することで,液滴や微粒子に供給されるエネルギーを制御できることを見出した。このプロセスにより,内部に多数のコア粒子を有するコアシェル構造(マルチコアシェル構造)を有する微粒子の合成に成功し,高い耐久性を示すことを明らかにした。
(2) 凝集構造を制御した触媒粒子の開発:一般的に火炎合成ナノ粒子は,粒子間が焼結したネッキング構造を有することが知られている。これらのネッキング構造は粒子の電子伝導性を向上させ,その凝集度を制御することが重要である。本研究では,気体燃料の拡散燃焼と液体燃料の噴霧燃焼を利用して,凝集構造を制御した電極触媒粒子の合成を試みた。気体燃料の拡散燃焼を用いた場合,火炎帯背後に広く高温領域が形成され,粒子成長・焼結が促進した結果,粗大な粒子が生成されることが分かった。一方,液体燃料の噴霧燃焼を用いた場合,液体前駆体の急速なガス化と急冷却による再析出により,微細な凝集ナノ粒子が形成された。
(3) 大量合成に向けた火炎プロセスの開発:粉体を大量に処理できる火炎プロセスの開発を行った。生産性の向上のために,昨年度までに行った液体原料の供給に加えて,粉体原料の供給ができるように装置を改良した。開発した火炎装置は,粉体やガスの大量供給に対して安定に稼働し,粉体のキャリアガス流量の増加による消炎は確認されなかった。また,供給した粉体原料は,火炎中で効率的にエネルギーが供給されることで溶融し,球状化することが明らかとなった。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

  • Research Products

    (21 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Universitas Pendidikan Indonesia(インドネシア)

    • Country Name
      INDONESIA
    • Counterpart Institution
      Universitas Pendidikan Indonesia
  • [Journal Article] In-situ flame deposition of Pt catalysts on Nb-doped SnO2 nanoparticles2022

    • Author(s)
      Hirano Tomoyuki、Tsuboi Takama、Tanabe Eishi、Ogi Takashi
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 898 Pages: 162749~162749

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2021.162749

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct spray combustion in a tubular flame burner toward fine particle synthesis2021

    • Author(s)
      HIRANO Tomoyuki、TOMONAGA Daiki、OGI Takashi、SHIMOKURI Daisuke
    • Journal Title

      Journal of Thermal Science and Technology

      Volume: 16 Pages: 0035~0035

    • DOI

      10.1299/jtst.2021jtst0035

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spherical submicron YAG:Ce particles with controllable particle outer diameters and crystallite sizes and their photoluminescence properties2021

    • Author(s)
      Dani Nandiyanto Asep Bayu、Kito Yusuke、Hirano Tomoyuki、Ragadhita Risti、Le Phong Hoai、Ogi Takashi
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 11 Pages: 30305~30314

    • DOI

      10.1039/d1ra04800g

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sinter-Necked, Mixed Nanoparticles of Metallic Tungsten and Tungsten Oxide Produced in Fuel-Rich Methane/Air Tubular Flames2021

    • Author(s)
      Hirano Tomoyuki、Kikkawa Jun、Shimokuri Daisuke、Nandiyanto Asep Bayu Dani、Ogi Takashi
    • Journal Title

      JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN

      Volume: 54 Pages: 557~565

    • DOI

      10.1252/jcej.21we009

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Direct synthesis of submicron FeNi particles via spray pyrolysis using various reduction agents2021

    • Author(s)
      Septiani Eka Lutfi、Kikkawa Jun、Cao Kiet Le Anh、Hirano Tomoyuki、Okuda Nobuhiro、Matsumoto Hiroyuki、Enokido Yasushi、Ogi Takashi
    • Journal Title

      Advanced Powder Technology

      Volume: 32 Pages: 4263~4272

    • DOI

      10.1016/j.apt.2021.09.031

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 微粒子の球状化に向けた管状火炎システムの開発2022

    • Author(s)
      平野 知之, 水谷 和揮, 加藤 貴久, 荻 崇
    • Organizer
      化学工学会第87年会
  • [Presentation] Pt/Nb-SnO2ナノ粒子のワンステップ火炎合成2022

    • Author(s)
      坪井 隆真, 平野 知之, 荻 崇
    • Organizer
      化学工学会第87年会
  • [Presentation] 耐酸特性の向上へ向けた紫外線吸収微粒子のナノ構造化2022

    • Author(s)
      加世田 将伍, 平野 知之, 荻 崇
    • Organizer
      化学工学会第87年会
  • [Presentation] Synthesis of Porous Three-Way Catalysts Particles using Template-Assisted Spray Pyrolysis Method2022

    • Author(s)
      Phong Hoai Le, Kiet Le Anh Cao, Yasuhiko Kitamoto, Tomoyuki Hirano, Takashi Ogi
    • Organizer
      化学工学会第87年会
  • [Presentation] Spherical and submicron-sized FeNi particles with controllable density for performance enhancement of the powder core inductor2022

    • Author(s)
      Eka Lutfi Septiani, Kiet Le Anh Cao, Tomoyuki Hirano, Nobuhiro Okuda, Hiroyuki Matsumoto, Yasushi Enokido, Takashi Ogi
    • Organizer
      International Chemical Engineering Symposia 2022 (IChES 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tubular flame combustion for fine particle production2021

    • Author(s)
      Tomoyuki Hirano, Takashi Ogi
    • Organizer
      The 8th Asian Particle Technology Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 白金を担持したニオブドープ酸化スズの火炎噴霧合成2021

    • Author(s)
      坪井 隆真, 平野 知之, 荻 崇
    • Organizer
      化学工学会第52回秋季大会
  • [Presentation] 微粒子合成用管状火炎バーナ内に形成される火炎の特性2021

    • Author(s)
      平野 知之, 下栗 大右, 荻 崇
    • Organizer
      化学工学会第52回秋季大会
  • [Presentation] ZnOとTiO2の複合化による高耐久性紫外線遮蔽材料の開発2021

    • Author(s)
      加世田 将伍, 平野 知之, 荻 崇
    • Organizer
      化学工学会第52回秋季大会
  • [Presentation] Pt/Nb-SnO2ナノ粒子の気相燃焼合成2021

    • Author(s)
      坪井 隆真, 平野 知之, 荻 崇
    • Organizer
      第38回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • [Presentation] 火炎噴霧法によるサブミクロンサイズの球形YAG:Ce粒子の合成と蛍光特性評価2021

    • Author(s)
      鬼頭 佑輔, 平野 知之, 荻 崇
    • Organizer
      第38回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • [Presentation] エアロゾルプロセスによるZnO-TiO2複合粒子の合成と耐酸特性評価2021

    • Author(s)
      加世田 将伍, 平野 知之, 荻 崇
    • Organizer
      第38回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • [Presentation] エアロゾル技術と管状火炎のハイブリッド化で目指す革新的ナノ材料創製プロセス2021

    • Author(s)
      平野 知之
    • Organizer
      第38回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • [Remarks] 平野知之HP

    • URL

      https://tomoyukihirano.com

  • [Remarks] Thermal Fluid Materials Engineering Laboratory

    • URL

      https://www.hu-tme.com

URL: 

Published: 2022-12-28  

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