| 研究課題/領域番号 |
21H01975
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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34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
山本 旭 京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (30769443)
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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 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
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| キーワード | 光熱変換 / 温度計測 / 二酸化炭素 / 金属ナノ粒子触媒 / 太陽光エネルギー / メタン / 改質反応 / X線吸収分光 / 二酸化炭素変換 / 温度勾配 / 金属ナノ粒子 / 触媒 / ナノ粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
可視・近赤外光による光加熱により，高温状態となった金属ナノ粒子を触媒反応サイトとして化学ポテンシャルの高い化合物を合成することにより，太陽エネルギーを化学エネルギーに変換できる．本研究では，太陽光利用を指向して，可視・近赤外光の加熱作用を利用した高効率な二酸化炭素の資源化反応の開発と高活性化に取り組む．放射光X線分析などの各種分析手法を用いて，光照射下での反応中における反応容器内部の触媒の温度計測系の構築を行う．触媒材料設計と触媒部の温度測定技術を両輪として，触媒の温度分布の制御法を確立し，その最適化による反応系の高活性化を達成する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では太陽光エネルギーを利用した二酸化炭素の資源化技術の開発を目的として，太陽光加熱型のメタンドライリフォーミング反応の高性能化および光加熱反応中の温度計測手法の開発を実施した．高性能化については本反応用の担持ニッケルナノ粒子触媒を開発し活性および触媒安定性を向上させることに成功した．また，詳細な検討により触媒性能に影響する因子についての知見を得た．温度計測についてはX線吸収分光を利用した手法でリアクター内部の触媒温度を光照射下・触媒反応中に非接触で分析することに成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
研究成果は，光加熱型のメタンドライリフォーミングのための触媒開発の指針となるものであり，高活性と高耐久性を実現する新規触媒材料開発に繋がるものであると期待される．材料以外の観点でも得られた知見はリアクターや反応条件などを含む触媒システム開発にも有益な情報である．また，反応中の触媒温度は触媒性能の理解に必須の情報のため本研究で開発した解析法を含めた温度計測手法は今後の光加熱型の反応系開発において学術および実用面の発展のための基盤的な技術となるものである．
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