| 研究課題/領域番号 |
22KF0038
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| 補助金の研究課題番号 |
22F21387 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
吉岡 敏明 (2023) 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30241532)
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| 研究分担者 |
RAHMAN MIR 東北大学, 環境科学研究科, 外国人特別研究員
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| 受入研究者 |
吉岡 敏明 (2022) 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30241532)
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| 外国人特別研究員 |
RAHMAN MIR 東北大学, 環境科学研究科, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 吸着 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
酸化グラファイトを用いた Mg/Al LDH ナノコンポジットを合成する。材料の疎水性特性は、塩化ラウリルで配合される。最後に、アルギン酸塩でコーティングする。合成された材料の連続的な開発は、X 線回折、フーリエ変換赤外分光法、走査型電子顕微鏡画像、および X 線光電子分光分析によって特徴付けられる。吸着の達成は、吸着等温線モデル、動力学モデル、および熱力学研究を通じて調査される。As および Pb の初期および残りの濃度は、誘導結合プラズマ - 原子発光分析法によって決定される。
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| 研究実績の概要 |
この研究では、酸化グラファイト [Alg(hGO/LDH)] と組み合わせた Mg/Al系層状複水酸化物のヒドロゲルをさまざまな修飾を通じて開発し、さまざまな性質の汚染物質( 例：カチオン性、アニオン性、疎水性、有機性など）を吸着できるさまざまな活性部位を含む特定の材料を作成した。 N2 吸着/脱着等温線は、BET 比表面積が 38.61 m2/g、平均細孔直径が 22.57 nm である微多孔性の特性を示した。 この研究では、[Alg(hGO/LDH)] による水溶液からのメチレンブルー、イブプロフェン、およびナフタレンの吸着を調査した。 吸着等温線は、フロイントリヒ モデルに適合し、 [Alg(hGO/LDH)]によるメチレンブルー、イブプロフェン、およびナフタレンの吸着を最もよく表した。 Freundlich モデルによると、メチレン ブルー (2.18)、イブプロフェン (2.38)、およびナフタレン (0.03) の高い K 値は、より大きな吸着を裏付けている。 10 ～ 60 ℃の温度では、1 次速度式と比較して擬 2 次速度式のより高い相関 (R2 値) が得られ、[Alg(hGO/LDH)] の反応速度論をより適切に説明できる。これらの結果は、化学吸着が律速段階であることを示した。 熱力学研究により、[Alg(hGO/LDH)] とメチレンブルー、イブプロフェン、およびナフタレンとの反応が吸熱的であることが確認された。 標準ΔGの負の値と 標準ΔSの正の値は、それぞれ自発的な吸着を表す。その吸着プロセスに関するメカニズムは、静電相互作用、π-π相互作用、および陰イオン交換プロセスが考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究の主な目的の 1 つは、開発された吸着剤を特に CO2 除去の目的で利用することである。ただし、現時点では、研究のこの特定の側面は完全には達成されておらず、まだ評価と検討が行われている。しかし、プロジェクトは当初の計画通り順調に進んでいると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
合成した材料を元の Mg-Al LDH と並べて CO2 吸着の有効性を評価することを目的としている。この評価には、CO2 吸着効率に対する比表面積の影響の分析が含まれる。合成した材料と Mg-Al LDH との比較研究を行うことで、潜在的な利点や欠点を解明する。この包括的な調査により、CO2 回収用途に対する材料の性能と適合性についての洞察が得られる。さらに、比表面積が吸着にどのような影響を与えるかを理解することは、将来の材料設計戦略、環境の持続可能性と温室効果ガス排出の軽減のための CO2 回収技術の最適化に役立つ。
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