| 研究課題/領域番号 |
21K04642
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
布谷 直義 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40715314)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 環境触媒 / 貴金属フリー / 揮発性有機化合物 / 酸化触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds; VOCs）は、有機溶剤として広く使用されているが、人体や環境に有害な化合物でもある。大気中のVOCsを高効率で酸化分解できる触媒としては貴金属系触媒があるが、希少な貴金属をできる限り使用しないことが重要となっている。本研究では、低温でもVOCsを完全燃焼できる貴金属フリー触媒を実現するため、触媒の格子内酸素をVOCs酸化反応に活用する。即ち、格子内酸素が触媒活性に与える影響を明確にし、得られた知見をもとに高活性な新規貴金属フリーVOCs燃焼触媒の創成を行う。
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| 研究成果の概要 |
人体や環境に有害な揮発性有機化合物（トルエン等）を効率的に燃焼できる貴金属フリー触媒の創成を行った。格子内から効率的に酸素種を供給できる助触媒に着目し、Co3O4/ZrSn0.93Fe0.07O4-δを創製した結果、トルエンを250℃で完全燃焼できることを明らかにした。また、耐熱性に優れるLa10Si5CoO27-δを創製した結果、1000℃で合成したにもかかわらずトルエンを310℃で完全燃焼でき、同温度で合成したPt/Al2O3（290℃）に匹敵する活性であった。さらに、1400℃で合成した本触媒（330℃で完全燃焼）は、同温度で合成したPt/Al2O3（380℃）を上回る活性であった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
揮発性有機化合物の燃焼触媒としては、貴金属系触媒が高活性であることが知られているが、貴金属は高価かつ希少であることから貴金属フリー触媒が望まれている。本研究では、格子内からの酸素供給に着目することにより、従来の貴金属フリー触媒より優れた活性を示す触媒を創製した。さらに、Pt系触媒は高温耐久性に問題があり、高濃度トルエンを処理する際に局所過熱（1000℃以上）されると失活するが、高温耐久性に優れる貴金属フリー触媒を新たに設計することにより、そのような高温に暴露された後においてPt系触媒に匹敵あるいは上回る活性を示す触媒も創製した。
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