| 研究課題/領域番号 |
15K18210
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
佐藤 和好 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (40437299)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 複合酸化物 / 触媒 / ガス化 / CO2 / 炭素資源 |
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| 研究実績の概要 |
炭素のCO2ガス化において、Sn系ならびにCe系複合酸化物がTi系ならびにZr系複合酸化物と比較して優れた触媒活性を有することを見出した。そこで、優れた活性を有する触媒の設計指針を得るべく、これら複合酸化物触媒におけるCO2ガス化促進機構を明らかにすることを目的に、触媒と炭素との相互作用について評価を行った。ここでは、複合酸化物触媒と炭素を機械的に混合し、不活性雰囲気ならびにCO2雰囲気において、加熱時の重量変化を熱天秤で評価した。その結果、CO2ガス化活性の低いTi系ならびにZr系複合酸化物触媒では、不活性雰囲気において加熱に伴う重量変化がほとんど認められなかったのに対し、高いCO2ガス化活性を示したCe系ならびにSn系複合酸化物触媒においては、700～750℃程度以上で著しい重量減少を生じ、反応後の試料の粉末X線回折より、前者は複合酸化物の状態を保っているのに対し、後者では、相分離が生じていた。また、CO2雰囲気においては、さらに重量減少が促進されたが、その開始温度は不活性雰囲気におけるそれと概ね一致した。なお、CO2雰囲気においては、反応前後で触媒の結晶構造は普遍であった。これらのことから、優れたCO2ガス化活性を示す複合酸化物触媒においては、炭素との固-固接触界面において部分的に炭素と直接的に反応し、それによって、ガス化を促進していることが強く示唆された。平成28年度は、これらの触媒におけるガス化促進機構の詳細を、構造解析だけでなく化学状態分析を駆使して明らかにする。
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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
本年度は、開発触媒におけるCO2ガス化促進機構を明らかにするとともに、より高性能な触媒の設計指針を得ることを目的に検討を行った。ガス化反応速度を大幅に促進する触媒においては、CO2供給雰囲気においてはその結晶構造が維持されるが、不活性雰囲気中では固体炭素と相互作用することを見出した。これは、さらに高性能な触媒を設計する上で重要な知見であり、今年度の目的を達成できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は、同位体C18O2を用いたガス化反応促進機構の解明に関する予備検討を行ったが、各触媒間で明確な差異が認められなかったため、本検討を保留し、触媒と炭素との相互作用の観点から反応促進機構の解明を検討した。平成28年度も引き続き、ガス化反応促進機構の解明を進めるとともに、得られた知見を基に、より高機能の触媒構造を提案する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度の予算の大半を占める消耗品のほとんどは、他の予算で購入した物を使用した。また、調査旅費については、本年度予算より支出予定であった海外調査旅費を他の予算より支出したため、残金が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
これらは平成28年度に繰越し、消耗品の購入、実験装置の保守、調査研究旅費等に使用する予定である。
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