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高透過速度を有するゼオライトナノクリスタル触媒膜の開発と反応分離プロセスへの適用

研究課題

研究課題/領域番号 16656241
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 反応工学・プロセスシステム
研究機関北海道大学

研究代表者

増田 隆夫  北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20165715)

研究分担者 辻 俊郎  北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30163794)
多湖 輝興  北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20304743)
研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2005年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2004年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワードゼオライト / ナノクリスタル / 触媒膜 / マイクロエマルション / 浸透気化法 / メタノール反応 / アセトン / 水分離膜 / ZSM-5ゼオライト / ゼオライトナノクリスタル / 固体酸 / 界面活性剤 / ナノクリスタル積層触媒膜 / 酸量 / MTO反応 / オレフィン
研究概要

ゼオライトはその結晶内に低級炭化水素の最小分子径とほぼ等しい径の細孔を有するため、高い分子篩能に由来する得意な触媒活性と分離能を示す。しかし、細孔内の拡散速度が極めて遅いため、その性能を最大限に生かしていない。研究実施者はゼオライトの結晶をナノサイズに調製することでこれらゼオライト使用時に問題となる点を克服できるとの着想に至った。
そのため、平成16年度は、1)単分散ゼオライトナノクリスタルの開発について研究を実施し、珪素、アルミナ源とテンプレート分子が溶解した水溶液と、界面活性剤(O-15)および有機溶媒(シクロヘキサン)を浪合してミクロサイズのエマルションを形成し、その後水熱処理することで、シリカライトとZSM-5について60-200nmの範囲で単分散のゼオライトのナノクリスタルを合成することに成功した。
そこで、平成17年度は平成16年度に開発したゼオライトナノクリスタルを利用して、次の研究を展開し、所望の成果を得た。
2)水の選択的高速分離膜の開発:上記1)で合成したシリカライトのナノクリスタルを、アルミナフィルターの表面に吸引濾過固定化し、さらに水熱処理によって固着・薄膜化することで、膜厚が数百nmから数ミクロンの範囲でゼオライト薄膜を合成した。この膜を用いて浸透気化法により高濃度アセトン水溶液(アセトン/水=90/10)から水の選択透過に成功した。透過速度は、緻密な膜に比べて100倍の高速に達した。
3)メタノールからのオレフィン選択合成用触媒膜の開発:ZSM-5のナノクリスタルを用いて2)と同様の方法により触媒膜を作成した。本触媒膜により、緻密な膜に比べて200倍以上の処理速度でメタノールからオレフィンを60%以上の選択率で合成することに成功した。

報告書

(2件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (7件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Control of Acid-site Location of ZSM-5 Zeolite Membrane and Its Application to the MTO Reaction2005

    • 著者名/発表者名
      T.Tago, K.Iwakai, K.Morita, K.Tanaka, T.Masuda
    • 雑誌名

      Catalysis Today 105

      ページ: 662-666

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Simultaneous Characterization of Acidic and Basic Properties of Solid Catalysts by a New TPD Method and Their Correlation to Reaction Rates2005

    • 著者名/発表者名
      T.Tago, Y.Okubo, S.R.Mukai, T.Tanaka, T.Masuda
    • 雑誌名

      Applied Catalysis, A : General 290

      ページ: 54-64

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] New Method for Preparing Mono-Dispersed Nano-Crystalline Silicalite via Hydrothermal Synthesis in Water/Surfactant/Oil Solution2004

    • 著者名/発表者名
      T.Tago, Mieko Nishi, Yousuke Kouno, Takao Masuda
    • 雑誌名

      Chemistry Letters 33・8

      ページ: 1040-1041

    • NAID

      10013448013

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Recovery of Useful Hydrocarbons from Petroleum Residual Oil by Catalytic Cracking with Steam over Zirconia-Supporting Iron Oxide Catalyst2004

    • 著者名/発表者名
      E.Fumoto, T.Tago, T.Masuda
    • 雑誌名

      Energy & Fuels 18・6

      ページ: 1770-1774

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] New Preparation Method for Silicalite Nanocrystal via Hydrothermal Synthesis in Micellar Solution2004

    • 著者名/発表者名
      Teruoki TAGO, Yousuke KOUNO, Mieko NISHI, Takao MASUDA
    • 雑誌名

      Proceeding paper of The 13th International Congress on Calysis, Paris, France

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Control of Acid Site Distribution of MFI-type Zeolite by Selective Formation of SiO2 Unit Utilizing Silane Compounds with Different Molecular Sizes2004

    • 著者名/発表者名
      Teruoki TAGO, Katsunori TANAKA, Ken MORITA, Takao MASUDA
    • 雑誌名

      The 18th International Symposium on Chemical Reaction Engineering, Chicago, USA

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Simultaneous Characterization of Acidic and Basic Properties of Solid Catalysts by a New TPD Method and Their Application to Analysis of Reaction2004

    • 著者名/発表者名
      T.TAGO, Y.OKUBO, T.TANAKA, T.MASUDA
    • 雑誌名

      The 18th International Symposium on Chemical Reaction Engineering, Chicago, USA

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] Recycling of Waste Plastics : Pyrolysis and Related Feedstock Recycling Techniques, 分担執筆、2005年出版2005

    • 著者名/発表者名
      Takao MASUDA, Teruoki TAGO
    • 総ページ数
      30
    • 出版者
      John Wiley & Sons, Ltd
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 無機分離膜及びその製造方法2005

    • 発明者名
      増田隆夫, 多湖輝興, 吉田修一, 冨田俊弘, 鈴木憲次
    • 権利者名
      日本ガイシ((株)), 国立大学法人北海道大学
    • 産業財産権番号
      2005-153451
    • 出願年月日
      2005-05-26
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] ナノ結晶ゼオライトとその製造方法2004

    • 発明者名
      増田 隆夫, 多湖 輝興
    • 権利者名
      東ソー株式会社, 増田 隆夫
    • 産業財産権番号
      2004-033002
    • 出願年月日
      2004-02-10
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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