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金属担持多孔質材料作製に向けた超臨界CO2中の前駆体吸着挙動の測定及びモデリング

研究課題

研究課題/領域番号 15J02431
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 化工物性・移動操作・単位操作
研究機関東北大学

研究代表者

宇敷 育男  東北大学, 大学院環境科学研究科, 特別研究員(PD) (30734850)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード金属錯体 / 触媒 / 超臨界 / 二酸化炭素 / 吸着 / 速度論 / メソポーラスシリカ / 吸着平衡 / 超臨界CO2 / ロジウム / 多孔質担体 / Dubinin-Astakhov式
研究実績の概要

平成28年度は,前年度開発した固定層吸着法に基づく装置により,多様な細孔径,細孔構造を有する3種のメソポーラスシリカ(MCM-41,MSU-H, HMS)をモデル多孔質担体,ロジウム(水素化反応の触媒の一種)の前駆体であるロジウムアセチルアセトナートRh(acac)3をモデル金属錯体として,温度313 Kから353 K,圧力15.0 MPaにおいて破過曲線の解析による速度論的検討を行なった.その結果,超臨界二酸化炭素中におけるロジウムアセチルアセトナート吸着速度はメソポーラスシリカの担体物性及び実験温度,圧力等の操作条件の影響を強く受けた.この原因について考察すると,MCM-41,MSU-H,HMSそれぞれのメソポーラスシリカの細孔構造(細孔径,モルフォロジー等)及び温度,圧力条件によって変化する二酸化炭素のバルク密度の観点から定量的に理解可能であった.また固定層吸着に基づく速度論的モデルにより吸着速度(破過曲線)を細孔内拡散係数をフィッティングパラメーターとして相関した結果,超臨界二酸化炭素中における金属錯体(ロジウムアセチルアセトナート)のメソポーラスシリカMCM-41,MSU-H,HMSへの吸着現象に関する定量的知見を獲得することに成功した.この結果,平成27年度における吸着平衡に関する検討も合わせると,本研究成果により金属担持多孔質材料作製に向けた超臨界二酸化炭素中の前駆体吸着挙動の測定及びモデリングについて,平衡論・速度論両面からのアプローチが可能となったといえる.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Desorption behavior of various volatile organic compounds from activated carbon in supercritical carbon dioxide: Measurement and kinetic modeling2017

    • 著者名/発表者名
      I. Ushiki, K. Kikuchi, N. Takahashi, Y. Sato, Y. Ito, H. Inomata
    • 雑誌名

      The Journal of Supercritical Fluids

      巻: 121 ページ: 41-51

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2016.11.007

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Adsorption equilibria of rhodium acetylacetonate with MCM-41, MSU-H, and HMS silica substrates in supercritical carbon dioxide for preparing catalytic mesoporous materials2017

    • 著者名/発表者名
      I. Ushiki, N. Takahashi, T. Shimizu, Y. Sato, M. Ota, R.L. Smith Jr, H. Inomata
    • 雑誌名

      The Journal of Supercritical Fluids

      巻: 120 ページ: 240-248

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2016.05.032

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Adsorption equilibria of volatile organic compounds on various adsorbents in supercritical carbon dioxide: Measurement and analysis by the Dubinin-Astakhov equation2016

    • 著者名/発表者名
      I. Ushiki, Y. Sato, M. Ota, H. Inomata
    • 雑誌名

      Fluid Phase Equilibria

      巻: 420 ページ: 58-67

    • DOI

      10.1016/j.fluid.2016.02.007

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multicomponent (Binary and Ternary) Adsorption Equilibria of Volatile Organic Compounds (Acetone, Toluene, and n-Hexane) on Activated Carbon in Supercritical Carbon Dioxide2016

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Ushiki, Yoshiyuki Sato, Masaki Ota, Hiroshi Inomata
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 55 号: 7 ページ: 2163-2173

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.5b04383

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] VOCs (acetone, toluene, and n-hexane) adsorption equilibria on mesoporous silica (MCM-41) over a wide range of supercritical carbon dioxide conditions: Experimental and theoretical approach by the Dubinin-Astakhov equation2015

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Ushiki, Masaki Ota, Yoshiyuki Sato, Hiroshi Inomata
    • 雑誌名

      Fluid Phase Equilibria

      巻: 403 ページ: 78-84

    • DOI

      10.1016/j.fluid.2015.06.019

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 超臨界法による担持触媒調製へ向けたメソポーラスシリカに対する金属前駆体吸着挙動の測定及び速度論的モデリング2016

    • 著者名/発表者名
      宇敷育男,髙橋直人,小池 美旺,大田 昌樹,佐藤 善之,Smith Richard,猪股 宏
    • 学会等名
      化学工学会第48回秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス(徳島県・徳島市)
    • 年月日
      2016-09-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Adsorption Behavior of Metal Precursors on Mesoporous Silica in Supercritical Carbon Dioxide2016

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Ushiki, Naoto Takahashi, Taichi Shimizu, Masaki Ota, Yoshiyuki Sato, Richard L. Smith Jr., Hiroshi Inomata
    • 学会等名
      14th International Conference on Properties and Phase Equilibria for Product and Process Design
    • 発表場所
      ポルト(ポルトガル)
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement and modeling of adsorption equilibria of metal complex in supercritical carbon dioxide for metal-supported porous materials2015

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Ushiki, Naoto Takahashi, Taichi Shimizu, Masaki Ota, Yoshiyuki Sato, Hiroshi Inomata and Richard L. Smith Jr.
    • 学会等名
      11th International symposium on Supercritical Fluids Simulation
    • 発表場所
      ソウル大学校(韓国ソウル特別市)
    • 年月日
      2015-10-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超臨界CO2雰囲気下における多孔性シリカへの触媒金属前駆体の吸着平衡測定と解析2015

    • 著者名/発表者名
      髙橋直人,宇敷 育男, 大田 昌樹, 佐藤 善之, 猪股 宏
    • 学会等名
      化学工学会第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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