2023 Fiscal Year Annual Research Report
Oxidative destruction of refractory organic matter by titania-based metal single-atom co-catalyst
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22KF0180
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高岡 昌輝 京都大学, 工学研究科, 教授 (80252485)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
CAI JIABAI 京都大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Keywords | 触媒 / 難分解有機物 / 金属単原子 / 中空構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では中空構造のチタン酸化物を中心に金属単原子を担持させた触媒によって、薬品を使わずに難分解性有機物、特にフミン酸（HA）の触媒分解を行い、その機構の解明と分解技術の高度化を行った。
ジルコニウム酸化物とチタン酸化物をベースに新規な高担持Cu単原子触媒（TiZrO4@CuSA）を真空含浸法と共焼成法を用いて合成し、低温でのHAの酸化促進に用い、90%以上の分解率を得た。次に、カーボンナノチューブの壁に高密度に銅原子を埋め込んだ触媒（CNT@CuSA）を合成し、HAを無機化する研究を行った。CuSAの質量比が8.39%のCNT@CuSAは優れた触媒活性を示し、溶液中のHAの99%が分解され、98%が無機化された。さらには、その分解メカニズムを解明し、高触媒活性に関する知見を得た。これらの知見を元に、実際の廃棄物最終処分場浸出水に対してTiZrO4@CuSAを用いて低温触媒空気酸化により有機物質の分解を試みるとともに、バイオガススラリーを対象とした研究も行った。いずれにおいても分解メカニズム及び分解経路を様々な分析を行って推定した。今回の研究において廃棄物最終処分場やバイオガススラリーなどに対して提示した新しい触媒は、低温での接触空気酸化の高い性能を保証し、排水中の難分解有機物の処理のための環境に優しく省エネルギーな方法として大きな可能性を持っていることが示された。
今回対象とした有機廃水以外においても適用が期待される範囲は大きいと思われ、本技術は期待される。
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