二酸化炭素の回収に向けた有機／無機複合吸着材の開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04330
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 森本 和也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (10565683)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 二酸化炭素 / 吸着材

Outline of Annual Research Achievements

近年の社会的課題である産業プロセスから発生する燃焼排ガス中に含まれる比較的低濃度のCO2を選択的に分離・回収することを目指して、CO2に対して選択性が高い化学吸着性を示すアミン化合物と比表面積の大きい無機担体を有機／無機複合化することで固体として取り扱えるCO2吸脱着材料の新規開発を開始した。
本年度は、安定で安価な無機多孔質担体の検討、担持させるアミン化合物の検討と無機担体との複合化、複合化材料のCO2吸着性能の評価を行った。アミンの担持量に影響する高い比表面積を有する無機担体の検討では、より安価な材料を探索するため、天然に産する比表面積の比較的大きい鉱物を候補として用いた。無機担体の結晶構造や比表面積についてキャラクタリゼーションを行った。CO2の選択的吸着に作用するアミノ基を持ったアミン化合物を高効率で無機担体に担持させるため、無機担体への強い結合性が予測される官能基をもつ化合物を検討した。強い結合性には官能基を構成する元素のイオンポテンシャルの高さが関係することを明らかにしており、この知見からアミン化合物を選択した。無機担体へのアミン化合物の複合化の検討として、反応溶媒の選択、液固比、アミン濃度、pH、反応時間などの条件を変化させた実験を行った。複合化した材料のCO2吸脱着特性をCO2ガス吸脱着等温線の測定により評価した。アミンの担持量とCO2吸着量には正の相関が認められた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実験器具等の納入の遅れはあったものの、計画していた複数の無機担体とアミン化合物の組み合わせで試験を実施し、複合化条件の検討と複合化材料の吸着性能も評価することができた。

Strategy for Future Research Activity

天然に産する鉱物よりも高い比表面積を有する材料を得るため、溶液組成（1成分系、2成分系）や濃度、pH、温度条件を変化させた無機担体の合成を試みる。設計の下に合成した無機担体とアミン化合物を複合化させ、アミンの担持量の評価や複合化材料の構造の評価を赤外吸収スペクトル分析やX線回折分析で行う。複合化材料のCO2ガス吸脱着等温線の測定を行うとともに、CO2を脱離させる最適な温度条件（100℃以下）を見出す。

Causes of Carryover

特に物品費の支出において納期の遅れから変更が生じたが、次年度に計画に沿って適切に執行する予定。