| 研究課題/領域番号 |
19H00836
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分27:化学工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
増田 隆夫 北海道大学, 工学研究院, 特任教授 (20165715)
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| 研究分担者 |
吉川 琢也 北海道大学, 工学研究院, 助教 (20713267)
中坂 佑太 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30629548)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
46,800千円 (直接経費: 36,000千円、間接経費: 10,800千円)
2021年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2020年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2019年度: 30,030千円 (直接経費: 23,100千円、間接経費: 6,930千円)
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| キーワード | 化学工学 / ゼオライト / 遷移金属酸化物 / 触媒反応工学 / 反応工学 / 金属酸化物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
重要な工業触媒であるゼオライトの粒子内に遷移金属酸化物の超微細ナノ粒子を内包した新奇触媒の開発に挑戦する。本研究では、本触媒の合成手法を確立するとともに様々なモデル反応に適用することで革新的反応の創出を目指す。超微細ナノ粒子表面の活性種や活性点上における反応のメカニズムを明らかにするとともに、触媒反応工学に基づく反応速度解析によりゼオライトの細孔特性と新奇活性種のシナジー効果を最大限に発揮できる触媒設計指針を得る。
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| 研究成果の概要 |
遷移金属ナノ粒子を内包したゼオライト合成法の確立に成功した。ゼオライト結晶内に内包した遷移金属酸化物の粒子径制御に加え、ゼオライトの粒子径も制御可能であることを明らかにした。また、本研究で開発した合成方法により様々な遷移金属酸化物を内包できることがわかった。遷移金属酸化物をゼオライトの結晶内に内包することで、遷移金属酸化物の合一による触媒劣化を抑制することができた。本研究で合成した酸化鉄ナノ粒子内包MFI型ゼオライトは重質油のモデル物質に選定したブチルベンゼンやバイオマス由来成分の反応に用いたところ、酸化鉄触媒に比べて目的成分の選択性向上が達成された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
遷移金属酸化物の超微細ナノ粒子を反応場とする触媒開発は、未踏の領域であり『新奇な活性種』の発現可能性を秘めている。また、遷移金属酸化物触媒の高活性化、多機能化は貴金属触媒の代替となる可能性を秘めており元素戦略の観点で重要な位置づけにある。本研究では、ゼオライト結晶内に酸化鉄をはじめとする遷移金属酸化物ナノ粒子を内包した触媒の開発に成功した。本研究を通して得られた成果は、昨今のエネルギー政策や資源政策等の多様な変化に対応可能な触媒反応プロセス等の基盤技術確立に貢献するものと期待している。
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