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水素連続製造のための中空光触媒粒子集積システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K19020
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

長尾 大輔  東北大学, 工学研究科, 教授 (50374963)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワードナノ材料 / 粒子集積 / 光触媒 / 集積体 / 水素製造
研究成果の概要

インバースオパール(IO)体の空隙部に球状のチタニア系触媒を、その触媒表面を露出させた状態で閉じ込めたIO型光触媒粒子集積体の作製プロセスを検討した。ポリマーで被覆した球状チタニア粒子を集積させる過程で、同チタニア粒子の間隙にシリカ前駆体を充填させ、その後粒子集積体を焼成することで、IO型光触媒粒子集積体を作製した。水素製造のためのWater splitting 反応に代わる活性評価法として有機色素メチレンブルーの分解反応を利用したところ、同IO体に閉じ込めた球状粒子はUV照射下で光触媒活性を示し、空隙部をつなぐ連結孔の効果で同粒子集積体が流通式光触媒反応器として利用できることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

槽型反応器(バッチ式)は反応溶液の交換が必要であり連続運転には不適であるが、管型反応器は連続運転に適する。本研究で開発したインバースオパール(IO)体は、光触媒粒子が露出された状態でIO内の空隙に内包され、かつ隣接する光触媒粒子が連結孔を介して接続されているという特徴を有しており、今回のIO体の作製は、連続運転可能な管型光触媒反応器の発展に寄与する基盤研究と位置づけることができる。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Uniform formation of mesoporous silica shell on micron-sized cores in the presence of hydrocarbon used as a swelling agent2018

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Ishii, Mitsunobu Nara, Yuri Hashimoto, Arata Kanno, Shunho Ishikawa, Daisuke Nagao, Mikio Konno
    • 雑誌名

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      巻: 85 号: 3 ページ: 539-545

    • DOI

      10.1007/s10971-018-4589-y

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 光触媒粒子の液中分散性向上に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      波形光、大久保沙耶、渡部花奈子、石井治之、長尾大輔
    • 学会等名
      マテリアル・ファブリケーション・デザインセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Photocatalytic activity of titania particles incorporated into hollow interiors formed by silica shell2018

    • 著者名/発表者名
      H. Namigata, H. Ishii, D. Nagao
    • 学会等名
      13th Japan-Korea Symposium on Materials and Interfaces
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中空構造を有する光触媒粒子集積体の作製2018

    • 著者名/発表者名
      大久保沙耶、石井治之、長尾大輔
    • 学会等名
      化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] HPLC応用に向けたコアシェル型メソポーラスシリカミクロン粒子のシェル厚制御2018

    • 著者名/発表者名
      石川椿峰、橋本佑里、石井治之、長尾大輔
    • 学会等名
      化学工学会第83年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 光触媒内包型粒子集積体の活性に及ぼす光触媒空間分布の影響2017

    • 著者名/発表者名
      奈良光展、石井治之、長尾大輔
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 東北大学大学院工学研究科 化学工学専攻 長尾研究室HP

    • URL

      https://www.che.tohoku.ac.jp/~mpe/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 東北大学大学院工学研究科 化学工学専攻 長尾研究室HP

    • URL

      http://www.che.tohoku.ac.jp/~mpe/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

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