2022 Fiscal Year Annual Research Report
酸化チタン系材料の熱励起触媒活性メカニズムの解明と燃焼排ガス処理技術への展開
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20K04334
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| Research Institution | Daido University |
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Principal Investigator |
井原 禎貴 大同大学, 工学部, 教授 (30377684)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 排ガス後処理 / 酸化チタン / エンジン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，希少金属の代わりに安価な酸化チタン系材料の熱励起ラジカル生成機能を用いてエンジン排気ガス中の有害成分を酸化・分解する技術の創成を目指し，未だ明らかになっていない熱励起触媒能の発現メカニズムの解明と実用化に向けた活性温度・素材・形状の最適化条件を検討する．
最終年度は，実際のディーゼルエンジン排ガスを対象に，未然炭化水素成分（HC）の酸化におよぼす多成分の影響を明らかにした．前年度の先行実験で，酸化チタン熱励起触媒が実排ガス中のHCの酸化分解にも基本的に有効であることを確認しており，それを更に進めて，エンジンの運転条件を変更して同程度のHC濃度を保ちつつ他成分濃度（一酸化炭素（CO），Particulate Matter（PM）および酸素（O2））が異なる排ガスを対象にした．本条件では，O2濃度の影響が最も大きく，高いO2濃度でHC分解率が向上する結果となった．PM濃度が低い条件である程度HC分解率が向上したものの，触媒前段でPMはフィルタリングしており直接的な影響とは考えられず，HCの組成の相違などの要因が示唆される．
研究機関全体を通して，酸化チタンを熱励起触媒として排ガス浄化に用いるのに必要な基礎的知見と今後の課題を獲得できた．紫外光照射による酸化チタンの光触媒能を用いた酸化分解性能との比較，さらには光熱の同時励起を行うことで，熱励起触媒能と光誘起触媒能の相違を検証した結果，両者の触媒能は独立に発現していると思われる酸化・分解性能を得た．このことから，熱励起触媒能は光誘起のそれとは異なる発現メカニズムを有していることが強く示唆され，また熱励起触媒能が大幅に優位であることなどが明らかになった．
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