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揮発性有機化合物の低温完全燃焼を実現する新規な協奏機能触媒

研究課題

研究課題/領域番号 20037046
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪大学

研究代表者

今中 信人  大阪大学, 工学研究科, 教授 (30192503)

研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2009年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2008年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード揮発性有機化合物 / 協奏機能触媒 / 完全酸化 / 酸化セリウム / 酸化ジルコニウム / 酸化ビスマス / アセトアルデヒト / 一酸化炭素 / エチレン / トルエン
研究概要

本研究では、工場などから排出される揮発性有機化合物(VOC)の総量削減を目的とし、できるだけ低温でVOCを完全燃焼可能な新しい触媒の開発を目的としている。具体的には、当研究室で固体結晶化学と固体電解質(イオン伝導性固体)の設計指針を触媒調製に組み込んだ全く新しい発想に基づいて開発した、Pt/CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3/γ-Al_2O_3触媒によるトルエン、アセトアルデヒドの浄化活性を評価した。さらに、共存が予想される一酸化炭素の燃焼活性もあわせて評価した。
その結果、これまでに報告されているトルエンやアセトアルデヒドの燃焼触媒では、少なくとも200℃以上の温度が必要であったのに対し、本研究で開発した触媒を用いることにより、トルエンでは120℃、またアセトアルデヒドについても150℃という低温において完全燃焼を実現した。
また、一酸化炭素の燃焼活性についても評価したところ、20℃でCOがすべてCO_2に酸化されることがわかり、COの共存はVOC燃焼に対して全く影響を及ぼさないばかりか、室温におけるCOの完全酸化を実現した。驚くべきことに、水蒸気存在下(0℃の飽和水蒸気下)で反応を行った方が、より低温である-5℃でCOが完全酸化されることもわかった。さらに、この触媒を150時間連続使用しても、水蒸気の有無にかかわらず、触媒活性は全く低下することなく、常に100%のCO完全酸化が持続された。室温以下でCOを完全酸化可能であり、長時間使用し続けても劣化しない高い耐久性を兼ね備えた触媒を実現できたのは本研究が初めてである。
以上のように、固体材料化学の観点から設計された複合酸化物触媒の酸素放出能を、白金触媒の高い酸化活性と融合させることにより、低温でVOCやCOを完全燃焼可能な"協奏機能触媒"が得られた。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (17件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Total Oxidation of Toluene on Pt/CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3/γ-Al_2O_3 Catalysts Prepared in the Presence of Polyvinyl Pyrrolidone2010

    • 著者名/発表者名
      N.Imanaka, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Hazardous Materials 176

      ページ: 1106-1109

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 一酸化炭素の完全燃焼を常温で実現!2009

    • 著者名/発表者名
      増井敏行, 今中信人
    • 雑誌名

      高圧ガス 46

      ページ: 40-41

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] 揮発性有機化合物を分解せよ!-快適な環境を目指した触媒設計2009

    • 著者名/発表者名
      増井敏行, 今中信人
    • 雑誌名

      化学 64

      ページ: 39-43

    • NAID

      40016786284

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Advanced Materials for Environmental Catalysts2009

    • 著者名/発表者名
      N.Imanaka, T.Masui
    • 雑誌名

      The Chemical Record 9

      ページ: 40-50

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel Catalysts for Low-Temperature Combustion of Diesel Particulate Matter2009

    • 著者名/発表者名
      N.Imanaka, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry 19

      ページ: 208-210

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] VOC浄化触媒2009

    • 著者名/発表者名
      増井敏行, 今中信人
    • 雑誌名

      マテリアルインテグレーション 22

      ページ: 2-7

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] 揮発性有機化合物を触媒で分解する!-大気浄化の切り札となる材料を求めて2009

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 雑誌名

      化学 64

      ページ: 28-30

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Advanced Materials for Environmental Catalysts2009

    • 著者名/発表者名
      N. Imanaka and T. Masui
    • 雑誌名

      The Chemical Record 9

      ページ: 40-50

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel Catalysts for Low-Temperature Combustion of Diesel Particulate Matter2009

    • 著者名/発表者名
      N. Imanaka, et.al.
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry 19

      ページ: 208-210

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] VOC浄化触媒2009

    • 著者名/発表者名
      増井敏行,今中信人
    • 雑誌名

      マテリアルインテグレーション 22

      ページ: 2-7

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [雑誌論文] 揮発性有機化合物を触媒で分解する-大気浄化の切り札となる材料を求めて2009

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 雑誌名

      化学 64

      ページ: 28-30

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 希土類複合酸化物触媒を用いたVOCの完全燃焼2010

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 学会等名
      日本化学会第90春季年会
    • 発表場所
      近畿大学(東大阪市)
    • 年月日
      2010-03-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Pt/CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3/γ-Al_2O_3触媒によるトルエンの低温完全燃焼2010

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 学会等名
      第105回触媒討論会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都市)
    • 年月日
      2010-03-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Pt/CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3触媒によるアセトアルデヒドの低温完全燃焼2010

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 学会等名
      第105回触媒討論会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都市)
    • 年月日
      2010-03-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of High Surface Area Pt/CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3/gamma-Al_2O_3 Novel Catalysts and Their Complete Oxidation of Volatile Organic Compounds (VOCs) at Moderate Temperatures2010

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Imanaka
    • 学会等名
      34^<th> The International Conference on Advanced Ceramics and Composites
    • 発表場所
      Daytona Beach, Florida, USA
    • 年月日
      2010-01-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Pt担持CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3系触媒を用いたCOの室温酸化2010

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 学会等名
      第48回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター(宜野湾市)
    • 年月日
      2010-01-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 希土類複合酸化物触媒を用いたメタンの完全燃焼2010

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 学会等名
      第48回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター(宜野湾市)
    • 年月日
      2010-01-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Novel Environmental Catalyst for Complete Oxidation of Volatile Organic Compounds (VOCs)2010

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Imanaka
    • 学会等名
      The 11^<th> International Symposium on Ecomaterials Processing and Design
    • 発表場所
      Sakai, Osaka, Japan
    • 年月日
      2010-01-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Complete Oxidation of Volatile Organic Compounds Over Novel Metal Loaded/Ce-Zr-Bi-O Solid Solution/gamma-Al_2O_3 Composite Catalysts2009

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Imanaka
    • 学会等名
      Composites at Lake Louise Conference
    • 発表場所
      Lake Louise, Canada
    • 年月日
      2009-10-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Pt/CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3触媒によるCOの室温酸化2009

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 学会等名
      第104回触媒討論会
    • 発表場所
      宮崎大学(宮崎市)
    • 年月日
      2009-09-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 揮発性有機化合物(VOC)の低温での完全燃焼を可能とする新規触媒2009

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 学会等名
      日本セラミックス協会秋季シンポジウム
    • 発表場所
      愛媛大学(松山市)
    • 年月日
      2009-09-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Environmental Catalyst -NO_x, VOCs-2009

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Imanaka
    • 学会等名
      The 4th KIFEE Symposium on Environment, Energy, Materials and Education
    • 発表場所
      NTNU, Trondheim, Norway
    • 年月日
      2009-09-07
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Complete Oxidation of Volatile Organic Compounds (VOCs) at Moderate Temperatures Over Pt/Ce-Zr-Bi-O/gamma-Al_2O_3 Catalysts2009

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Imanaka
    • 学会等名
      The 8^<th> Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM 8)
    • 発表場所
      Hyatt Regency Vancouver, Vancouver, British Columbia, Canada
    • 年月日
      2009-06-01
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] CeO_2-Pr_6O_<11>-Bi_2O_3触媒による微粒子カーボンの燃焼2009

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 学会等名
      第26回希土類討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      2009-05-28
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 貴金属/CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3/Al_2O_3触媒によるメタン酸化2009

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 学会等名
      第26回希土類討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      2009-05-28
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Complete Oxidation of Ethylene at Temperatures Below 100℃ Over a Pt/Ce_<0.64>Zr_<0.16>Bi_<0.20>O_<1.90>/γ-Al_2O_3 Catalyst2008

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Imanaka
    • 学会等名
      The Sixth International Conference on Inorganic Materials
    • 発表場所
      ドイツ・ドレスデン国際会議場
    • 年月日
      2008-09-30
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Bt/CeO_2-ZrO_2-rBi_2O_3/γ-Al_2O_3触媒によるトルエンの低温完全燃焼2008

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 学会等名
      第102回触媒討論会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2008-09-26
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Bt/CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3/γ-Al_2O_3触媒による揮発性有機化合物の低温酸化2008

    • 著者名/発表者名
      今中信人
    • 学会等名
      第25回希土類討論会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2008-05-30
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~imaken/

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~imaken/

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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