2023 Fiscal Year Annual Research Report
二酸化炭素の回収に向けた有機／無機複合吸着材の開発
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21K04330
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素 / 吸着材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
燃焼排ガス中に含まれる低濃度二酸化炭素の選択的な分離・回収技術の開発を目的として、二酸化炭素に対して選択性が高い化学吸着性を示すアミン系有機分子と比表面積の大きい無機担体とを複合化することで固体として扱える二酸化炭素吸脱着材料の新規開発に取り組んだ。
組成や結晶構造が異なる無機担体の種類の検討において、昨年度までに天然に産する比較的比表面積の大きい鉱物各種（粘土鉱物）と低温水熱合成により得られた比表面積が大きいアルミノケイ酸塩の鉱物材料を比較した結果、合成したアルミノケイ酸塩の鉱物材料の方がアミン系有機分子の担持後に低濃度二酸化炭素の条件で高い吸着量を示すことが確認された。これは合成鉱物材料の方が天然鉱物に比べてより大きい比表面積を有することに起因していると推察され、外表面の面積が大きい無機担体の方がアミン系有機分子の担持に適しているものと考えられた。
アミン系有機分子の無機担体への担持方法の最適条件の検討においては、当初に行っていた反応溶媒を用いた系での担持に替わり、アミン系有機分子と無機担体を直接混錬する反応溶媒を使用しない方法で行うことで溶媒使用時と同等の二酸化炭素吸着性を示す複合材料を合成することができた。これにより、溶媒の使用や加温、pH調整などを行う必要がなくなり、反応を大幅に単純化することができた。
本年度の検討において、より詳細な条件の検討と性能の評価を実施した。反応溶媒を使用せずに行ったアミン系有機分子と合成鉱物材料の複合化材料の二酸化炭素吸脱着特性をガス吸脱着等温線の測定により評価し、アミンの担持量と二酸化炭素吸着量には正の相関が認められた。アミン系有機分子の内、同じ官能基を有するモノ-、ジ-、トリアミンをそれぞれ担持させた合成鉱物材料の二酸化炭素吸着性を評価した結果、アミノ基の数が増えるにしたがって吸着量も高くなる傾向が確認された。
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