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光触媒作用を活用した窒素酸化物の浄化における窒素選択性制御因子の解明

Research Project

Project/Area Number 18J14101
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Green/Environmental chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

玉井 和樹  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords光脱硝 / 光触媒 / HC-SCR / 酸化チタン / TiO2 / 環境触媒
Outline of Annual Research Achievements

本研究はTiO2の光触媒作用を活用した窒素酸化物(NOx)の低温での還元浄化を目的としている.これまでに以下の点を中心に検討を行ってきた.(1)光触媒反応装置の設計と評価系の確立,(2)反応機構の解明,(3)(2)の知見を基にした高活性触媒の開発.
(1)の反応系と評価系の確立に関しては2018年度に達成できた.2019年度はその確立した評価系によって(2)の反応機構解明について主に検討した.具体的には,酸化チタンの結晶相が生成物であるN2の選択制に及ぼす影響に関して,反応ガスを切り替えた際の生成物の生成挙動分析や赤外分光法を用いた表面吸着種の分析を行った.
結果として,TiO2上に生成したC3H6の部分酸化種とNOとの反応がN2生成に寄与していることを明らかにした.また,結晶相によってN2生成速度の反応温度依存性が異なり,アナターゼ型TiO2上では低温においてもN2生成が確認された.一方,ルチル型のTiO2上では中温度域でのみN2生成が確認された.赤外分光法より,酸化チタン表面にはおもに2種類の活性種が存在し,アナターゼ型ではアセテート種に加えて,エノール種が低温でのN2生成に寄与することを見出した.(3)の検討に関しては、貴金属をはじめとする金属種や酸化物種によるTiO2の修飾を試みたが,N2生成活性の向上には至らなかった.これは,TiO2のアナターゼの清浄表面がC3H6の光活性化に重要であるからであると考えられる.高比表面積TiO2の合成や可視光応答化が,NOx光還元活性向上のための今後の課題であると考えている.上記の研究成果を基にした論文を執筆中である。
また、本課題から派生した内容としてTiO2上でのNOx吸着形態制御とペロブスカイト型のNOx吸蔵触媒に関する研究成果を論文発表した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Identification of Active Ba Species on TiO2 Photocatalyst for NOx Trapping2020

    • Author(s)
      Tamai Kazuki、Hosokawa Saburo、Yamamoto Akira, Asakura Hiroyuki、Teramura Kentaro、Tanaka Tsunehiro
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 未定 Issue: 7 Pages: 859-862

    • DOI

      10.1246/cl.200236

    • NAID

      130007872570

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low-temperature NO trapping on alkali or alkaline earth metal modified TiO2 photocatalyst2019

    • Author(s)
      Tamai Kazuki、Hosokawa Saburo、Asakura Hiroyuki、Teramura Kentaro、Tanaka Tsunehiro
    • Journal Title

      Catalysis Today

      Volume: 332 Pages: 76-82

    • DOI

      10.1016/j.cattod.2018.07.045

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] NOx Oxidation and Storage Properties of a Ruddlesden-Popper-Type Sr3Fe2O7?δ-Layered Perovskite Catalyst2019

    • Author(s)
      Tamai Kazuki、Hosokawa Saburo、Okamoto Hiroshi、Asakura Hiroyuki、Teramura Kentaro、Tanaka Tsunehiro
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 11 Issue: 30 Pages: 26985-26993

    • DOI

      10.1021/acsami.9b08139

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] TiO2触媒上でのC3H6による選択的NO光還元に対する反応機構解析2020

    • Author(s)
      遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕
    • Organizer
      第125回触媒討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] TiO2光触媒を用いたC3H6によるNO選択還元2019

    • Author(s)
      遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕
    • Organizer
      第24回JPIJSポスターセッション
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] TiO2光触媒を用いたC3H6によるNO選択還元2019

    • Author(s)
      遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕
    • Organizer
      第38回光がかかわる触媒化学シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
  • [Presentation] TiO2光触媒を用いたC3H6によるNO選択還元2019

    • Author(s)
      遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕
    • Organizer
      第124回触媒討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Selective NO photocatalytic reduction with C3H6 over TiO22019

    • Author(s)
      遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕
    • Organizer
      Osaka-kansai International Symposium on Catalysis
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] TiO2光触媒を用いたC3H6によるNO選択還元2019

    • Author(s)
      遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕
    • Organizer
      石油学会第62回年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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