| 研究課題/領域番号 |
22K20484
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0401:材料工学、化学工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
重本 彩香 早稲田大学, 理工学術院, 助手 (30961148)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 亜酸化窒素 / 触媒分解 / 電場触媒反応 / 環境触媒 / 一酸化二窒素 / N2O分解 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究提案は「酸素共存下の低温N2O直接分解プロセスの実現・確立」を目指すものである。亜酸化窒素(N2O)はCO2の約300倍の強い温室効果を示すため、排出量の低減化が求められている。しかしながら、共存酸素によって触媒作用が阻害されるため、酸素共存下でのN2O直接分解反応の研究例は少ない。そこで本研究で提案する手法は、電場アシストにより触媒上に活性酸素種を形成しN2Oと反応させることで、N2Oを選択的にN2とO2に分解することを狙う。本研究により、酸素共存下において低温かつ極めて小さな消費エネルギーでN2Oの直接分解を実現することで、地球温暖化抑制に貢献する。
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| 研究成果の概要 |
過剰な酸素・水蒸気雰囲気下かつ低温で亜酸化窒素(N2O)を分解するための高性能触媒プロセスを検討した。N2O直接分解に対して電場をアシストすることで、従来の触媒反応では反応の進まない低温度域でN2O分解反応が進行することを見出した。種々の反応速度論解析や過渡応答試験より、従来の外部加熱による反応では吸着酸素や共存酸素によってN2O分解反応が阻害されるが、電場アシスト時にはN2Oが吸着酸素と触媒表面上で反応するため、酸素過剰雰囲気下においても低温でN2O直接分解サイクルが成立することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
N2OはCO2の約300倍の強い温室効果を示すため、排出量の低減化が求められている。しかしながら、過剰な共存酸素や水蒸気によって触媒作用が阻害されるため、共存ガス下かつ低温でのN2O直接分解反応は極めて困難であった。本研究では、過剰酸素雰囲気下のN2O直接分解に対して電場をアシストすることで、従来課題とされていた共存酸素や吸着酸素を能動的に制御し、著しく反応を低温化できることを示した。さらに本研究のメカニズム解明を通じて、電場アシスト効果を明確にし、より優れた触媒の設計開発や、その他の電場アシストを利用した反応系への応用・展開が期待される。
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