低環境負荷型選択的二酸化炭素分離・固定材の開発

• 研究課題/領域番号: 15K05583
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: グリーン・環境化学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 加納 博文 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (60334166)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 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: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 環境負荷低減物質 / アルカリ金属炭酸塩 / 二酸化炭素貯蔵 / 再生エネルギーコスト低減 / ナノ構造形成 / ナノコンポジット / 異種原子置換 / 結晶構造不安定化 / カーボンアエロゲル

研究成果の概要

温室効果ガスとして主要な成分であるCO2を選択的に分離回収することは緊急の課題であるが、検討されている方法にも問題がある。特に、CO2選択性と繰り返し利用に関するエネルギーコストの問題である。水蒸気がCO2選択性を阻害することが知られているが、アルカリ金属炭酸塩を用いることにより水蒸気存在下で選択的にCO2を回収できる。その方法の欠点としてはCO2回収反応が遅いということと、再生エネルギーが高いことであった。本研究では、反応性の向上とエネルギーコストの低減を目指し、アルカリ金属炭酸塩の結晶構造不安定化による反応活性化を誘引し、これら問題の克服を検討した。その結果、一定の良好な効果を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Fundamentals in CO2 capture of Na2CO3 under a moist condition (2017)
  • 著者名/発表者名: Luo Hongchao、Kanoh Hirofumi
  • 雑誌名: J. Energy Chem. 巻: 26 号: 5 ページ: 972-983
  • DOI: 10.1016/j.jechem.2017.08.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanostructured silicon ferromagnet collected by a permanent neodymium magnet (2017)
  • 著者名/発表者名: Okuno Takahisa、Thuermer Stephan、Kanoh Hirofumi
  • 雑誌名: Chem. Comm. 巻: 53 号: 96 ページ: 12882-12885
  • DOI: 10.1039/c7cc07372k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperative CO2 adsorption promotes high CO2 adsorption density over wide optimal nanopore range (2017)
  • 著者名/発表者名: Chen Lei、Watanabe Takumi、Kanoh Hirofumi、Hata Kenji、Ohba Tomonori
  • 雑誌名: Ads. Sci. Technol. 巻: 36 号: 1-2 ページ: 625-639
  • DOI: 10.1177/0263617417713573
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Significant CO2 Adsorption Ability of Nanoscale BaTiO3 Ceramics Fabricated by Carbon-Template-Solvothermal Reactions (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, S. M. Khan, H. Kanoh, T. Ohba
  • 雑誌名: Phys. Chem. Ind. J. 巻: S1 ページ: 101-101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of highly ultramicroporous carbon nanofoams by SF6 -catalyzed laser-induced chemical vapor deposition (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Hattori, A. Shuhara, A. Kondo, S. Utsumi, H. Tanaka, T. Ohba, Hirofumi Kanoh, K. Takahashi, F. Vallejos-Burgos, K. Kaneko
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 652 ページ: 199-202
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2016.04.050
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Double-Step Gate Phenomenon in CO2 Sorption of an Elastic Layer-Structured MOF (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Ichikawa, A. Kondo, H. Noguchi, N. Kojima, T. Ohba, H. Kajiro, Y. Hattori, H. Kanoh
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 38 ページ: 9722-9726
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b02551
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Systematic sorption studies of camptothecin on oxidized single-walled carbon nanotubes (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Permana, T. Ohba, T. Itoh, H. Kanoh
  • 雑誌名: Colloid. Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 巻: 490 ページ: 121-132
  • DOI: 10.1016/j.colsurfa.2015.11.020
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CO2 capture by carbon aerogel-potassium carbonate nanocomposites (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Yang, H. Luo, T. Ohba, H. Kanoh
  • 雑誌名: Int. J. Chem. Eng. 巻: 2016 ページ: 4012976-8
  • DOI: 10.1155/2016/4012967
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temperature-dependent Double-step CO2 Occlusion of K2CO3 under Moist Conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Chioyama, H. Luo, T. Ohba, H. Kanoh
  • 雑誌名: Ads. Sci. Technol. 巻: 33 号: 3 ページ: 243-250
  • DOI: 10.1260/0263-6174.33.3.243
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Kinetics and Structural Changes in CO2 Capture of K2CO3 under a Moist Condition (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Luo, H. Chioyama, S. Thuermer, T. Ohba, H. Kanoh
  • 雑誌名: Energ. Fuel. 巻: 29 号: 7 ページ: 4472-4478
  • DOI: 10.1021/acs.energyfuels.5b00578
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Wide Carbon Nanopores as Efficient Sites for the Separation of SF6 from N2 (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Takase, H. Kanoh, T. Ohba
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 11994-11994
  • DOI: 10.1038/srep11994
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recyclable Poly-Zn3(OAc)4-3,3’-Bis(aminoimino)binaphthoxide Catalyst for Asymmetric Iodolactonization (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Arai, T. Kojima, O. Watanabe, T. Itoh, H. Kanoh
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 7 号: 20 ページ: 3234-3238
  • DOI: 10.1002/cctc.201500842
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 構造柔軟性MOF（ELM-11）のガス吸収特性に及ぼす合成反応場の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 5) 都甲 真利、上代 洋、加納 博文
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 横浜市慶応大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Change in Relaxation Times of 1H-NMR accompanied by a Double-Step Gate Opening of an Elastic Layer-structured MOF (ELM-11) (2017)
  • 著者名/発表者名: 1) K. Ohazama, M. Ichikawa, A. Kondo, H. Kajiro, H. Masu, T. Ueda, and H. Kanoh
  • 学会等名: 11h International Symposium on the Characterization of Porous Solids (COPS11)
  • 国際学会
• [学会発表] シリコンナノ構造磁性体の調製法の確立 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高松智昭、加納博文
  • 学会等名: 第68回コロイドおよび界面化学討論会
• [学会発表] 湿潤条件における炭酸ナトリウムによる二酸化炭素吸蔵反応の基礎的検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 駱 紅超、加納博文
  • 学会等名: 第31回日本吸着学会研究発表会
• [学会発表] 酸化黒鉛の二酸化炭素吸着特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 福田尭夫、加納博文
  • 学会等名: 第31回日本吸着学会研究発表会
• [学会発表] ナノグラフィティックカーボンの磁性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 黒澤征純、加納 博文
  • 学会等名: 第44回炭素材料学会年会
• [学会発表] アミロイド化したコンカナバリンAに及ぼすカーボンナノ空間の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 羽根 大輔、加納 博文
  • 学会等名: 第43回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 千葉市千葉大学西千葉キャンパス
  • 年月日: 2016-12-07
• [学会発表] 酸化処理された単層カーボンナノチューブへのメトトレキサートの液相吸着 (2016)
  • 著者名/発表者名: Benny Permana、大場友則、伊藤努武、加納博文
  • 学会等名: 第30回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 長崎市長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] XPS Analysis of Electronic Structures of an Ionic Liquid Confined in Carbon Nanospace (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh, S. Thuermer, A. Izawa, Y. Kobayashi, T. Ohba
  • 学会等名: The 67 Divisional Meeting on Colloid and Interface Chemistry, Chemical Society of Japan
  • 発表場所: 旭川市、北海道教育大学旭川校
  • 年月日: 2016-09-22
  • 国際学会
• [学会発表] Systematic sorption studies of camptothecin on oxidized single-walled carbon nanotubes (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh
  • 学会等名: 12th International Conference on the Fundamentals of Adsorption (FOA12)
  • 発表場所: フリーデリヒスハーフェン、ドイツ
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会
• [学会発表] アミロイド化したコンカナバリンAに及ぼすカーボンナノ空間の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 羽根大輔、加納博文
  • 学会等名: 日本化学会 第95春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス （京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] ELM-11が示すゲート現象のNMR法による解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大峽 和紀、大場 友則、加納 博文
  • 学会等名: 第27回日本吸着学会研究発表会
  • 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: 2015-11-19
• [学会発表] ELM-12のガス吸着におけるゲート現象の多様性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 都甲真利、加納博文
  • 学会等名: 第27回日本吸着学会研究発表会
  • 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: 2015-11-19
• [学会発表] Kinetics and Structural Changes in CO2 Capture of K2CO3 under a Moist Condition (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Luo, H. Chioyama, S. Thuermer, T. Ohba, H. Kanoh
  • 学会等名: Western Pacific Colloids 2015 (WPC2015)
  • 発表場所: Siem Reap, Cambodia
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] CO2 capture by K2CO3 nanocomposites (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Yang, T. Ohba, H. Kanoh
  • 学会等名: th Pacific Basin Conference on Adsorption Science and Technology (PBAST 7)
  • 発表場所: 厦門、中国
  • 年月日: 2015-09-16
  • 国際学会
• [学会発表] シリコンナノ粒子の磁気的性質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 奥野貴久、Stephan Thuermer、大場 友則、加納 博文
  • 学会等名: 第66回コロイド及び界面化学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] 湿潤下における炭酸カリウムによるCO2吸蔵の速度論 (2015)
  • 著者名/発表者名: 駱紅超・千應山英之・Stephan Thuermer・大場友則・加納博文
  • 学会等名: 第66回コロイド及び界面化学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] Double-Step Swelling of an Elastic Layer-structured MOF (ELM-11) in a CO2 atmosphere (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh
  • 学会等名: 2015 International Conference on Colloids and Interface Science
  • 発表場所: 台北、 台湾
  • 年月日: 2015-07-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Systematic study of the interaction between oxidized single walled carbon nanotubes and water-insoluble anticancer drug (2015)
  • 著者名/発表者名: B. Permana, T. Ohba, H. Kanoh
  • 学会等名: CARBON 2015
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2015-07-12
  • 国際学会
• [図書] CO2削減，省エネに関する新技術，採用事例，規制対応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加納博文 他
  • 総ページ数: 562
  • 出版者: 技術情報協会
  • ISBN: 9784861046711
• [図書] 吸着・分離材料の設計、性能評価と新しい応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加納博文
  • 出版者: 技術情報教会
• [産業財産権] 磁性半導体材料の製造方法及び半導体材料磁性化液 (2017)
  • 発明者名: 加納博文、高松智昭
  • 権利者名: 国立大学法人 千葉大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-168246
  • 出願年月日: 2017
• [産業財産権] 多孔性高分子錯体、ガス吸着材、これを用いたガス分離装置およびガス貯蔵装置 (2017)
  • 発明者名: 上代洋、永井徹、加納博文、都甲真利
  • 権利者名: 新日鐵住金株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-050453
  • 出願年月日: 2017-03-15