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2016 年度 実施状況報告書

低温・低濃度二酸化炭素吸収用ナトリウムフェライト複合体の創製

研究課題

研究課題/領域番号 15K13753
研究機関埼玉大学

研究代表者

柳瀬 郁夫  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10334153)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード二酸化炭素 / 層状構造
研究実績の概要

アルファ型ナトリウムフェライトとベータ型ナトリウムフェライトはどちらも層状構造を有するが、二酸化炭素吸収挙動を詳細に調査したところ、空気中の水蒸気がナトリウムフェライトの結晶表面に吸着し、その極微小な水層へのナトリウムイオンの溶解性の違いをもたらし、その結果として、空気中の低濃度二酸化炭素の吸収速度に影響を及ぼすことを見出した。さらに空気中の湿度の影響も受けることを見出した。このことは、吸着する水分量が二酸化炭素の吸収に顕著に影響することを示している。このような二酸化炭素の吸収挙動は、アルファ型とベータ型といった結晶構造で異なっていることを見出した。
そこで、ナトリウムフェライトよりも室温付近での二酸化炭素の吸収速度が高く、かつ二酸化炭素を選択的に吸収する能力を有する無機固体化合物を設計し、合成することを試みた。新たな層状化合物としてアルファ型ナトリウムマンガネートを合成し、二酸化炭素の吸収特性の調査を行ったところ、アルファ型やベータ型のナトリウムフェライトよりも高速で二酸化炭素を吸収することがわかった。さらに、アルファ型ナトリウムフェライトよりも結晶表面に溶出するナトリウムイオン量が多いことから、単位重量あたりの二酸化炭素の吸収容量が増大することがわかった。
以上のように、層状構造のナトリウムフェライト以外にも、層状構造をもつナトリウム含有の無機固体化合物であれば、結晶表面への水蒸気の吸着が強塩基性の微小な水分子膜を生成することで、空気中の低濃度二酸化炭素を効率よく吸収できることを見出した。本成果は、極微量の二酸化炭素を室温で除去するための新規アプローチとして重要な指針になると考えられる。

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

層状構造をもつナトリウム含有の無機固体化合物は、その結晶表面に水蒸気を吸着させ、強塩基性の微小な水分子膜が生成されることで、空気中の低濃度二酸化炭素を効率よく吸収できることを見出した。この成果は、ごく微量の二酸化炭素を室温で除去するための新規アプローチとして重要な指針になると考えられるため。

今後の研究の推進方策

層状化合物との複合体の作成と二酸化炭素吸収能の評価と改善を行い、実用に近づけるためのナトリウム含有層状化合物を機能性材料として改良する。まず、ナトリウムフェライトナノ粒子の二酸化炭素吸収能が多孔質体との複合化によって維持されるように複合体の材料構造の最適化をはかる。つぎに、作製した複合体の二酸化炭素吸収能を調査しながら、吸収能を向上させるために最適な微細構造を調査し、多孔質構造、及び担持方法を適宜改善する。また、複合体の二酸化炭素吸収・脱離の繰り返し性能の評価と改善を図る。

次年度使用額が生じた理由

繰り越し金が生じたが、少額であり、概ね順調に使途計画を進めている。

次年度使用額の使用計画

最終年度の金額と合わせて、消耗品等の購入に充てる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Effect of orientation of CaO plate-like particle on CO2 adsorption property2017

    • 著者名/発表者名
      I.Yansae, T.Sasaki, H.Kobayashi
    • 雑誌名

      Powder Technology

      巻: 315 ページ: 15-21

    • DOI

      10.1016/j.powtec.2017.02.059

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Solid-state MAS NMR investigations for pentavalent cation-replaced pollucite compounds with a negative thermal expansion coefficient2017

    • 著者名/発表者名
      I.Yansae, Y.Saito, H.Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Analysis and Calorimetry

      巻: xxx ページ: 1-6

    • DOI

      10.1007/s10973-017-6248-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 水蒸気を利用したLi4SiO4の室温CO2吸収2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤拳人、柳瀬郁夫、小林秀彦
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2017年年会、1P107
    • 発表場所
      日本大学、東京都文京区
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] 鉄キレート錯体を前駆体に用いたNaFeO2微粒子の合成2017

    • 著者名/発表者名
      竹内大雪、柳瀬郁夫、小林秀彦
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2017年年会、1P175
    • 発表場所
      日本大学、東京都文京区
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [学会発表] 蛍石型構造をもつCe6WO12の合成とCO2吸着挙動2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木健介、柳瀬郁夫、小林秀彦
    • 学会等名
      日本MRS2016年年会、B4-O21-026
    • 発表場所
      横浜情報文化センター、神奈川県横浜市
    • 年月日
      2016-12-19 – 2016-12-22
  • [学会発表] 層状構造をもつNaFeO2の合成と水蒸気を含む空気中における化学的安定性2016

    • 著者名/発表者名
      小野澤修平、柳瀬郁夫、小林秀彦
    • 学会等名
      日本MRS2016年年会、B4-O21-027
    • 発表場所
      横浜情報文化センター、神奈川県横浜市
    • 年月日
      2016-12-19 – 2016-12-22

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公開日: 2018-01-16  

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