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気液界面におけるアミン系塩基性溶液によるCO2吸収反応機構に関する分子論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 26420773
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 化工物性・移動操作・単位操作
研究機関公益財団法人地球環境産業技術研究機構

研究代表者

山田 秀尚  公益財団法人地球環境産業技術研究機構, その他部局等, 主任研究員 (60446408)

連携研究者 江波 進一  国立研究開発法人国立環境研究所, 環境計測研究センター, 主任研究員 (00589385)
研究協力者 保科 貴亮  日本大学
南雲 亮  名古屋工業大学
町田 洋  名古屋大学
山口 徹  山口大学
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードアミン / イオン液体 / 遷移状態理論 / 絶対反応速度論 / 二酸化炭素 / 反応解析 / 比誘電率 / 分子動力学法 / 気液界面反応 / 遷移状態解析 / 連続誘電体モデル / 極限的反応座標 / 酸解離定数 / 溶媒和
研究成果の概要

アミンは燃焼排ガス等からCO2を分離回収する技術に最も頻繁に利用されている化学種である。これは、アミンとCO2の適度な反応性が効率の良い「キャッチ&リリース」を可能とするからである。本研究では本反応の本質に迫るべくその反応場依存を検証した。反応場を表す指標として比誘電率を採用し、アミン溶液やイオン液体における当該反応を量子化学計算などで解析した。その結果、中性アミンとCO2から炭素ー窒素結合ができる反応では、エネルギーダイアグラムが比誘電率に顕著な影響を受けるのに対し、アミノアニオンとCO2から炭素ー窒素結合ができる場合は、エネルギーダイアグラムの比誘電率異存が小さいこと等がわかった。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 遷移状態理論に基づくキネティクスシミュレーターの開発と溶液のガス吸収反応系への適用2017

    • 著者名/発表者名
      山口 徹、山田 秀尚、堀 憲次
    • 雑誌名

      化学工学論文集

      巻: 43 号: 2 ページ: 111-116

    • DOI

      10.1252/kakoronbunshu.43.111

    • NAID

      130005464592

    • ISSN
      0386-216X, 1349-9203
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CO<sub>2</sub>溶解条件下のジエチレングリコール,トリエチレングリコール,ジエチレングリコールジメチルエーテルを対象とする分子間ミクロ相互作用の計算化学的解析2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Muraki, R. Nagumo, H. Yamada, S. Iwata, H. Mori
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Petroleum Institute

      巻: 59 号: 5 ページ: 211-218

    • DOI

      10.1627/jpi.59.211

    • NAID

      130005277202

    • ISSN
      1346-8804, 1349-273X
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of Solvation Effects on CO2 Capture with Aqueous Amine Solutions and Amine-Functionalized Ionic Liquids2016

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 120 号: 40 ページ: 10563-10568

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b07860

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Molecular Dynamics Simulation Study on CO2 Physical Absorption Mechanisms for Ethylene Glycol-Based Solvents Using Free Energy Calculations2016

    • 著者名/発表者名
      R. Nagumo, Y. Muraki, S. Iwata, H. Mori, H. Takaba, H. Yamada
    • 雑誌名

      Ind. Eng. Chem. Res.

      巻: 55 号: 29 ページ: 8200-8206

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.6b01074

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 313Kにおけるブチルエタノールアミン水溶液のCO2吸収に伴う溶液物性の変化2018

    • 著者名/発表者名
      藤田拳人、岡田真紀、保科貴亮、山田秀尚、辻智也、日秋俊彦
    • 学会等名
      化学工学会第83年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CO2物理吸収液のマクロな拡散係数とミクロな滞留時間の関係:計算化学的解析2017

    • 著者名/発表者名
      南雲亮、村木幸弘、山田秀尚、岩田修一、森秀樹
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子化学計算と分子動力学計算を組み合わせた方法による精密な誘電率及び粘性の算出2017

    • 著者名/発表者名
      山口徹、山田秀尚、藤原崇幸、堀憲次
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] The Chemistry of Amine-Based CO2 Capture2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      International Conference on Chemical Science and Technology for Sustainable Development
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アミン系材料を用いたCO2分離回収技術の研究開発2017

    • 著者名/発表者名
      山田秀尚
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Study of the Chemical Reactions Involved in Amine-Based CO2 Capture2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      I2CNER (International Institute for Carbon-Neutral Energy Research) International Workshop 2017
    • 発表場所
      Kyushu University, Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ミクロな滞留時間に着目した各種溶媒中のCO2拡散メカニズム解析2016

    • 著者名/発表者名
      村木幸弘、南雲亮、山田秀尚、岩田修一、森秀樹
    • 学会等名
      膜シンポジウム2016
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 溶媒間ミクロ相互作用に着目したCO2物理吸収メカニズムの計算化学的解析2016

    • 著者名/発表者名
      南雲亮、村木幸弘、山田秀尚、岩田修一、森秀樹
    • 学会等名
      化学工学会第48回秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Calorimetric Study of Absorption of CO2 in Amine-Based Solvents2016

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      22nd International Congress of Chemical and Process Engineering
    • 発表場所
      Clarion Congress Hotel Prague, Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2016-08-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子鎖の相互作用に着目したCO2溶解拡散メカニズムの理論的解析2016

    • 著者名/発表者名
      村木幸弘、南雲亮、山田秀尚、岩田修一、森秀樹
    • 学会等名
      日本膜学会第38年会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2016-05-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 山口徹、山田秀尚、藤原崇幸、堀憲次2016

    • 著者名/発表者名
      反応速度論シミュレーションによるガス吸収反応の理論的解析
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2016-03-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 村木幸弘、南雲亮、山田秀尚、岩田修一、森秀樹2015

    • 著者名/発表者名
      CO2分離膜の素材設計に向けた溶解拡散メカニズムの計算化学的解析
    • 学会等名
      膜シンポジウム2015
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] エチレングリコール系溶媒のCO2吸収メカニズムに関する理論的解析2015

    • 著者名/発表者名
      村木幸弘、南雲亮、山田秀尚、岩田修一、森秀樹
    • 学会等名
      化学工学会第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] CO2分離回収材の反応(9) アミン系イオン液体2015

    • 著者名/発表者名
      山田秀尚、沼口遼平、後藤和也
    • 学会等名
      化学工学会第80年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学
    • 年月日
      2015-03-19 – 2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] CO2分離回収材の反応(7) 気液界面におけるアミンの塩基性2014

    • 著者名/発表者名
      山田秀尚、江波進一
    • 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
      東京理科大学
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [図書] CO2削減、省エネに関する新技術、採用事例、規制対応2017

    • 著者名/発表者名
      山田秀尚(を含め全75名)
    • 総ページ数
      565
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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