量子分子篩による水素同位体分離のためのサブナノ多孔質材料創製

• 研究課題/領域番号: 25709074
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 化工物性・移動操作・単位操作
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 田中 秀樹 京都大学, 工学研究科, 講師 (80376368)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 20,930千円 (直接経費: 16,100千円、間接経費: 4,830千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2013年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
• キーワード: 水素同位体分離 / CVD / 量子分子篩 / 分子シミュレーション

研究成果の概要

分子動力学法を用いたゼオライト-炭素複合多孔体（zeolite-carbon complex: ZCC）合成の計算機実験を行い，30種類のゼオライトから種々の炭素導入量を持つZCC（200種類）を得た。そして，各ZCCモデルを用いたグランドカノニカルモンテカル法によるH2/D2混合吸着シミュレーションおよび遷移状態理論計算（温度77 K）によって独自のrapid vacuum pressure swing adsorptionプロセスを構想し，AFIゼオライトを用いたAFI-ZCCならば高いD2分離特性が得られることを明らかとした。

研究成果

• [雑誌論文] Understanding gate adsorption behaviour of CO2 on elastic layer-structured metal-organic framework-11 (2016)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Hiraide, Hideki Tanaka and Minoru T. Miyahara
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 45 号: 10 ページ: 4193-4202
  • DOI: 10.1039/c5dt03476k
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 低温物理吸着による水素同位体分離 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中 秀樹, 宮原 稔
  • 雑誌名: エアロゾル研究 巻: 31 号: 1 ページ: 32-38
  • DOI: 10.11203/jar.31.32
  • NAID: 130005141294
  • ISSN: 0912-2834, 1881-543X
  • 査読あり
• [雑誌論文] Potential theory for gate adsorption on soft porous crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryouhei Numaguchi, Hideki Tanaka, Shotaro Hiraide and Minoru T. Miyahara
  • 雑誌名: Molecular Simulation 巻: 41 号: 16-17 ページ: 1329-1338
  • DOI: 10.1080/08927022.2015.1047369
  • 査読あり
• [雑誌論文] 吸着等温線の解析法－マイクロ孔径分布解析－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中 秀樹
  • 雑誌名: Adsorption News 巻: 29(3) ページ: 22-26
• [雑誌論文] 吸着等温線の解析法－メソ孔径分布解析－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中 秀樹
  • 雑誌名: Adsorption News 巻: 29(4) ページ: 12-19
• [雑誌論文] Modelling and Visualization of CO2 Adsorption on Elastic Layer-Structured Metal-Organic Framework-11: Toward a Better Understanding of Gate Adsorption Behavior (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, S. Hiraide, A. Kondo, and M. T. Miyahara
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 119 号: 21 ページ: 11533-11543
  • DOI: 10.1021/jp512870p
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metal–semiconductor transition like behavior of naphthalene-doped single wall carbon nanotube bundles (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Khoerunnisa, A. Morelos-Gomez, H. Tanaka, T. Fujimori, D. Minami, R. Kukobat, T. Hayashi, S. Y. Hong, Y. C. Choi, M. Miyahara, M. Terrones, M. Endo, and K. Kaneko
  • 雑誌名: Faraday Discuss. 巻: 173 ページ: 145-156
  • DOI: 10.1039/c4fd00119b
  • NAID: 120007101484
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluids in nanospaces : molecular simulation studies to find out key mechanisms for engineering (2014)
  • 著者名/発表者名: Minoru T. Miyahara, Ryohei Numaguchi, Tatsumasa Hiratsuka, Kazuwki Nakai, Hideki Tanaka
  • 雑誌名: Adsorption 巻: 20 号: 2-3 ページ: 213-223
  • DOI: 10.1007/s10450-013-9588-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of adsorption-induced structural transition on framework structure of porous coordination polymers (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Numaguchi, H. Tanaka, S. Watanabe, and M. T. Miyahara
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 140 号: 4
  • DOI: 10.1063/1.4862735
  • NAID: 120005456025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorption-Induced Structural Transition of ZIF-8: A Combined Experimental and Simulation Study (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, S. Ohsaki, S. Hiraide, D. Yamamoto, S. Watanabe, and M. T. Miyahara
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 印刷中 号: 16 ページ: 8445-8454
  • DOI: 10.1021/jp500931g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible Pore Size Control of Elastic Microporous Material by Mechanical Force (2013)
  • 著者名/発表者名: Masashi Ito, Hirotomo Nishihara, Kentaro Yamamoto, Hiroyuki Itoi, Hideki Tanaka, Akira Maki, Minoru T. Miyahara, Seung Jae Yang, Chong Rae Park, Takashi Kyotani
  • 雑誌名: Chem.-Eur. J. 巻: 19 号: 39 ページ: 13009-13016
  • DOI: 10.1002/chem.201301806
  • 査読あり
• [学会発表] Hydrogen isotope separation by carbonaceous materials (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka and M. T. Miyahara
  • 学会等名: 2015 AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: Salt Lake City, USA
  • 年月日: 2015-11-08
  • 国際学会
• [学会発表] ナノ空間設計による吸着特性制御とその工学的モデル化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中 秀樹
  • 学会等名: 材料化学システム工学討論会2015, 化学工学会 材料・界面部会
  • 発表場所: 東京工業大学, 東京
  • 年月日: 2015-08-31
  • 招待講演
• [学会発表] 分子シミュレーションによる炭素材料のモデリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中 秀樹
  • 学会等名: 岡山大学異分野融合研究育成支援事業 シンポジウム 酸化グラフェン－無機・有機・高分子複合材料の合成と用途開拓
  • 発表場所: 岡山大学, 岡山
  • 年月日: 2015-08-28
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Modeling of Carbonaceous Materials for Gas Separation and Storage (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideki Tanaka
  • 学会等名: 13th China-Japan-Korea Joint Symposium on Carbon Materials to Save the Earth (CES2015)
  • 発表場所: Xi’An, China
  • 年月日: 2015-08-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hydrogen Isotope Separation by Carbon Nanopores (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka and M. T. Miyahara
  • 学会等名: The 4th Symposium on Future Challenges for Carbon-Based Nanoporous Materials (CBNM-4)
  • 発表場所: Nagano, Japan
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 新規ゼオライト鋳型炭素のin silico合成およびその応用可能性の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中秀樹，瀬戸樹，西原洋知，京谷隆，宮原稔
  • 学会等名: 第40回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-12-08 – 2014-12-10
• [学会発表] Modeling and Visualization of Elastic Layer-Structured Metal-Organic Framework-11 Encapsulating CO2: Toward a Better Understanding of Gate Adsorption Behavior (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, S. Hiraide, S. Watanabe, and M. T. Miyahara
  • 学会等名: AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-21
• [学会発表] 金属有機構造体ELM-11におけるゲート吸着挙動のモデリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中 秀樹，平出 翔太郎, 近藤 篤，渡邉 哲，加納 博文，金子 克美，宮原 稔
  • 学会等名: 第28回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2014-10-23 – 2014-10-24
• [学会発表] Modeling and Visualization of Elastic Layer-Structured Metal-Organic Framework-11 Encapsulating CO2: Toward a Better Understanding of Gate Adsorption Behavior (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, S. Hiraide, S. Watanabe, and M. T. Miyahara
  • 学会等名: 4th International Conference on Metal-Organic Frameworks & Open Framework Compounds (MOF2014)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-10-01
• [学会発表] 分子シミュレーションによる新規ゼオライト鋳型炭素の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中 秀樹，瀬戸 樹，西原 洋知，京谷 隆，宮原 稔
  • 学会等名: 化学工学会 第46回秋季大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 分子シミュレーションによる新規ゼオライト鋳型炭素の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中 秀樹，瀬戸 樹，西原 洋知，京谷 隆，宮原 稔
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] Gate opening in ELM-11 induced by CO2 adsorption (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, S. Hiraide, R. Numaguchi, S. Watanabe, and M. T. Miyahara
  • 学会等名: 10th International Symposium on the Characterization of Porous Solids (COPS-X)
  • 発表場所: Granada, Spain
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-14
• [学会発表] 多孔性配位錯体における吸着誘起構造転移の自由エネルギー解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中 秀樹, 平出 翔太郎, 大崎 修司, 渡邉 哲, 宮原 稔
  • 学会等名: 化学工学会 第79年会
  • 発表場所: 岐阜市
• [学会発表] Adsorption-Induced Structural Transition of ZIF-8 (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, S. Ohsaki, D. Yamamoto, R. Numaguchi, S. Watanabe and M. T. Miyahara
  • 学会等名: 11th International Conference on Fundamentals of Adsorption (FOA11)
  • 発表場所: Baltimore, USA
• [学会発表] Hydrogen Isotope Separation in Zeolite-Carbon Complex (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, K. Nakamura, A. Maki and M. T. Miyahara
  • 学会等名: 11th International Conference on Fundamentals of Adsorption (FOA11)
  • 発表場所: Baltimore, USA
• [学会発表] 分子篩炭素合成過程の分子シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中 秀樹，真木 晶，山根 康之，國本 泰徳，酒井 正信，宮原 稔
  • 学会等名: 第26回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 千葉市
• [学会発表] 活性炭への炭素被膜形成の分子シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中 秀樹，真木 晶，山根 康之，國本 泰徳，酒井 正信，宮原 稔
  • 学会等名: 第40回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 京都市
• [備考]
  • URL: http://www.cheme.kyoto-u.ac.jp/2koza/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.cheme.kyoto-u.ac.jp/2koza/index.html