| 研究課題/領域番号 |
21K04777
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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27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
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| 研究機関 | 高知大学 |
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研究代表者 |
小河 脩平 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 准教授 (40707915)
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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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 資源・エネルギー有効利用技術 / 脱水素反応 / 担持金属触媒 / 低温電場触媒反応 / 低級オレフィン製造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では，低級炭化水素のC-H結合活性化能を有し，外部電場印加によりプロトンを表面で伝導しうる「イオニクス担持金属触媒」の創製に取り組む。イオニクス担持金属触媒とのシナジー効果によって，「吸熱反応を低温で進めうる電場触媒反応」として，プロパンやブタンの単純脱水素反応をターゲットとし，従来に比して画期的な低温かつ炭素析出なく反応を進行させることを目指す。
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| 研究成果の概要 |
酸化セリウムに種々の金属カチオンをドープした複合酸化物担体にPtを担持した触媒を用い，微弱な電場を印加して反応をアシストすることにより，プロパンの単純脱水素反応が，300℃でも進行することを見出した。特にガリウムカチオンをドープした担体を用いた際には，酸化セリウム担体を用いた際に比べてプロパン転化率が約2倍になった。またプロトン伝導度を比較したところ，ガリウムカチオンドープによってプロトン伝導度が高くなることが示され，これが活性向上の要因であると考察した。開発した触媒は少なくとも5時間は劣化することなく安定した活性，選択性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
担持金属触媒と外部電場とのシナジーにより，従来高温を必要とした低級アルカンの単純脱水素反応を，300℃以下の低温で進めうることを示した。本成果は，種々の吸熱反応の低温化に応用可能であり，高温を要する様々な化学反応の低温駆動が可能となる。大幅な低温化により，産業的にインパクトの大きい未利用低温排熱を活用した省エネルギー型の基礎化学品製造プロセスの実現が期待される。
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