| 研究課題/領域番号 |
21H01694
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
宇敷 育男 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (30734850)
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| 研究分担者 |
松山 清 福岡工業大学, 工学部, 教授 (40299540)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 超臨界CO2 / PC-SAFT / Dubinin-Astakhov式 / ナノ空間物性 / 吸着 / 多孔性配位高分子 / バルク空間物性 / PCP / 熱力学 / 多孔質材料 / 触媒 / 超臨界二酸化炭素 / 溶解度 / 金属担持触媒 / 金属有機構造体 / MOF |
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| 研究開始時の研究の概要 |
当研究グループではこれまで，超臨界二酸化炭素(CO2)に金属前駆体を溶解させ，これを極めて高い比表面積かつ均一なナノ細孔を有する多孔性配位高分子(PCP)に含浸させることにより，高性能の金属担持触媒を創製する方法論(超臨界含浸法)を提案してきた．本プロセスの設計へ向けては金属前駆体の超臨界CO2への溶解度(バルク空間物性)及びPCPのナノ細孔内への金属前駆体の吸着平衡（ナノ空間物性）両者に関する定量的理解が必須である．そこで本研究では，超臨界含浸法による金属担持PCP創製プロセスの設計へ向けた，超臨界CO2中における金属前駆体のバルク及びナノ空間物性に関する定量的基盤の構築を目的とする．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，超臨界含浸法による金属担持PCP（多孔性配位高分子）創製プロセスの設計に向けて，溶質の超臨界CO2への溶解度(バルク空間物性)及びPCPのナノ細孔内への溶質吸着平衡（ナノ空間物性）両者に関する定量的把握について検討した．摂動論型状態式であるPC-SAFT式及び熱力学的吸着等温式であるDubinin-Astakhov式を用いて，超臨界CO2中における溶質溶解度・吸着平衡の測定・モデリングをモデル担体及びモデル溶質に対して実施した結果，超臨界含浸法による金属担持PCP創製プロセスの設計に向けた定量的基盤を獲得することができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
金属資源の供給リスクや需要拡大による価格高騰を背景に、多くの反応において役立つレアメタルやレアアースを効果的に利用することが我が国の生存戦略として不可欠となっています。そのため、多孔質材料に触媒金属を埋め込む技術の重要性が増しています。本研究課題では、地球上に豊富に存在する二酸化炭素(CO2)を超臨界状態（臨界温度31℃、臨界圧力7.4 MPa以上の温度・圧力状態）にした流体を利用して、高性能な金属含浸多孔質材料を作製する方法（超臨界流体含浸法）について、そのプロセスの効率的な設計を目指して研究を行い、研究成果を得ました。
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