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Wetting/Non-wetting吸着現象の吸着メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K05125
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分27010:移動現象および単位操作関連
研究機関徳島大学

研究代表者

堀河 俊英  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (90380112)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード吸着 / 吸着メカニズム / wetting/non-wetting / 吸着熱 / 吸着シミュレーション / キャラクタリゼーション / Adsorption
研究開始時の研究の概要

近年、プロセスの省エネルギー化・高効率化が求められ、分離技術においてもその例外ではなく、多角的な視点から研究が進められている。天然ガスから二酸化炭素、メタン、BTX、水蒸気などの分離精製技術として気相吸着分離技術が適用される。その吸着分離性能は吸着剤と吸着質の相互作用などに依存する。吸着メカニズムのより良い理解が、高分離性能吸着剤の設計・製造を可能とし、また、高精度吸着シミュレータの開発に大きく寄与する。本研究では吸着剤への様々な吸着質の吸着挙動を50K-常温において測定し、吸着等温線と吸着熱、また吸着シミュレーション情報の融合により、各吸着剤への吸着質が示す吸着メカニズムの解明を目的とする。

研究成果の概要

近年、プロセスの省エネルギー化・高効率化が求められ、分離技術においてもその例外ではなく、多角的な視点から研究が進められている。天然ガスから二酸化炭素、メタン、BTX、水蒸気などの分離精製技術として気相吸着分離技術が適用される。その吸着分離性能は吸着剤と吸着質の相互作用などに依存する。吸着メカニズムのより良い理解が、高分離性能吸着剤の設計・製造を可能とし、また、高精度吸着シミュレータの開発に大きく寄与する。本研究では吸着剤への様々な吸着質の吸着挙動を50K-常温において測定し、吸着等温線と吸着熱、また吸着シミュレーション情報の融合により、各吸着剤への吸着質が示す吸着メカニズムの解明を目的とした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の吸着剤への様々な吸着質の吸着挙動を50K-常温における測定結果、吸着等温線と吸着熱、また吸着シミュレーション情報の融合により得られた知見から、これまでに知られていなかった吸着初期の吸着構造が吸着後期への吸着構造に影響を及ぼすなど各吸着剤への吸着質の詳細な吸着メカニズムについて学術的理解を深めた。これらの結果は、近年求められている化学工業など産業分野におけるプロセスの省エネルギー化・高効率化、特に吸着分離技術の高効率技術発展に大きく貢献することが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] クイーンズランド大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] クイーンズランド大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] クイーンズランド大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Temperature dependence of water cluster on functionalized graphite2021

    • 著者名/発表者名
      Horikawa Toshihide、Yuasa Ryuto、Yoshida Ken、Do D.D.
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 183 ページ: 380-389

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2021.07.024

    • NAID

      120007125052

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of Cabot BP280 with argon and nitrogen adsorption at temperatures above and below the triple point - Energetic vs Structural Heterogeneities -2020

    • 著者名/発表者名
      Quang K. Loi, Toshihide Horikawa, Shiliang (Johnathan) Tan, Luisa Prasetyo, D. D. Do, D. Nicholson
    • 雑誌名

      Microporous and Mesoporous Materials

      巻: 293 ページ: 109762-109762

    • DOI

      10.1016/j.micromeso.2019.109762

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On the Transition from Partial Wetting to Complete Wetting of Methanol on Graphite2019

    • 著者名/発表者名
      Luisa Prasetyo, Toshihide Horikawa, Naoki Takashima, D. D. Do, D. Nicholson
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 21 号: 47 ページ: 26219-26231

    • DOI

      10.1039/c9cp05118j

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 炭素表面および細孔内への水蒸気吸着に関する基礎的研究2019

    • 著者名/発表者名
      堀河 俊英
    • 雑誌名

      Adsorption News

      巻: 33 ページ: 12-17

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Water Adsorption Mechanism on Porous Carbon Materials2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihide Horikawa and Do D.D.
    • 学会等名
      EMN Meeting on Porous Materials 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the loading-dependent hysteresis in water adsorption on graphitized carbon black2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihide Horikawa, Takashima Naoki, Xu Hui, Prasetyo Luisa, Do D. D. and Ken-Ichiro Sotowa
    • 学会等名
      The 13th International Conference on the Fundamentals of Adsorption (FOA13)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the Non-Wetting/Wetting transition of Argon Adsorption on Teflon A Computer simulation and Experimental Study2019

    • 著者名/発表者名
      Loi K. Quang, Prasetyo Luisa, Tan Shiliang, Nakai Kazuyuki, Toshihide Horikawa, Do D.D. and Nicholson D.
    • 学会等名
      The 13th International Conference on the Fundamentals of Adsorption (FOA13)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On The Wetting Behaviour of Methanol Adsorption on Graphite: Effect of Surface Morphology2019

    • 著者名/発表者名
      Luisa Prasetyo, Toshihide Horikawa, QuangK. Loi, Shiliang Tan, D.D. Do and D. Nicholson
    • 学会等名
      The 13th International Conference on the Fundamentals of Adsorption (FOA13)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高炭素化グラファイトへのメタノール吸着2019

    • 著者名/発表者名
      堀河 俊英, 高島 尚希, Luisa Prasetyo, D. D. Do
    • 学会等名
      第33回 日本吸着学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素系粒子への水蒸気吸着における粒子サイズの寄与2019

    • 著者名/発表者名
      湯浅 隆人, 堀河 俊英, 外輪 健一郎
    • 学会等名
      第13回中四国若手CE合宿
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] ポーラスカーボン材料の合成と応用 (第10章 多孔質炭素材料への水蒸気吸着)2019

    • 著者名/発表者名
      監修 西山 憲和, 堀河 俊英(第10章担当), 他章30名分担執筆
    • 総ページ数
      206
    • 出版者
      株式会社 シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781314419
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 化学プロセス工学C-2講座

    • URL

      https://www.chem.tokushima-u.ac.jp/C2/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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