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2020 年度 実績報告書

実用化を志向した燃焼合成法によるCO2からのメタノール合成に特化した触媒の創製

研究課題

研究課題/領域番号 18K04838
研究機関茨城大学

研究代表者

多田 昌平  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (60769941)

研究分担者 藤原 翔  山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (70816628)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード火炎噴霧熱分解法 / 銅触媒 / ジルコニア / 二酸化炭素 / メタノール / 水素化 / 高担持 / 非晶質
研究実績の概要

本研究課題において、CO2と再生可能エネルギー由来のH2から、効率よくメタノールを製造することが可能な触媒の開発を行ってきた。我々はメタノール合成に適した触媒としてCu/ZrO2をみいだしており、活性点がCu-ZrO2界面であった。そこで、Cu-ZrO2界面を増大させるために、(1)Cuの高担持化、(2)Cuの微粒子化を行った。先の2年間の研究において、大量のCu微粒子をZrO2上に分散させる手法として火炎噴霧熱分解法が有用であることを明らかにしてきた。
本年度の検討では、火炎噴霧熱分解法で合成されるCu/ZrO2触媒のZrO2を非晶質にするために、様々な合成条件を検討した。これは、非晶質ZrO2を触媒材料として応用することで、CO2からのメタノール合成に有効な活性点(Cu-非晶質ZrO2界面)を選択的に形成させることが可能であったためである。検討を通し、第3成分としてSiO2を加えることでZrO2が非晶質化すること、すなわち、Cu/ZrO2-SiO2を火炎噴霧熱分解法で合成することでZrO2が非晶質化することが明らかになった。

備考

(藤原)ベストプレゼンテーション賞:第37回エアロゾル科学・技術研究討論会
(多田)研究奨励賞・玉置明善記念賞:化学工学会
(藤原)CVD反応分科会 若手奨励賞:化学工学会

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] University of Ioannina(ギリシャ)

    • 国名
      ギリシャ
    • 外国機関名
      University of Ioannina
  • [雑誌論文] Development of CO2-to-Methanol Hydrogenation Catalyst by Focusing on the Coordination Structure of the Cu Species in Spinel-Type Oxide Mg1?xCuxAl2O42020

    • 著者名/発表者名
      Tada Shohei、Otsuka Fumito、Fujiwara Kakeru、Moularas Constantinos、Deligiannakis Yiannis、Kinoshita Yuki、Uchida Sayaka、Honma Tetsuo、Nishijima Masahiko、Kikuchi Ryuji
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 10 ページ: 15186~15194

    • DOI

      10.1021/acscatal.0c02868

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 火炎噴霧熱分解法を用いたメタノール合成触媒の連続合成2020

    • 著者名/発表者名
      多田 昌平、藤原 翔
    • 雑誌名

      エアロゾル研究

      巻: 35 ページ: 259~264

    • DOI

      10.11203/jar.35.259

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2019年度研究助成報告書「Cu種の配位構造に着目したCO2からのメタノール合成触媒の開発」2020

    • 著者名/発表者名
      多田昌平
    • 雑誌名

      ペトロテック

      巻: 43 ページ: 561-566

  • [学会発表] Cu-based catalyst precursor for CO2-to-methanol hydrogenation2021

    • 著者名/発表者名
      Shohei Tada
    • 学会等名
      The 8th Workshop on Next-Generation Utilization of Natural Gas
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 火炎噴霧熱分解法によるZrO2担持Cu粒子の微粒化と高担持量化2020

    • 著者名/発表者名
      藤原翔、多田昌平、佐々木斐呂
    • 学会等名
      第37回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • [学会発表] CO2-to-methanol hydrogenation catalyst by focusing on coordination structure of Cu species2020

    • 著者名/発表者名
      S. Tada, F. Otsuka, R. Kikuchi
    • 学会等名
      第50回石油・石油化学討論会
    • 国際学会
  • [学会発表] 二酸化炭素資源化技術への非晶質材料の展開2020

    • 著者名/発表者名
      多田昌平
    • 学会等名
      化学工学会第86年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Mg1-xCuxAl2O4を用いたCuナノ粒子還元析出の理解2020

    • 著者名/発表者名
      多田昌平、大塚文人、菊地隆司
    • 学会等名
      第31回 日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会
  • [学会発表] 燃焼合成法により調製した金属クラスターの観察2020

    • 著者名/発表者名
      藤原翔、多田昌平
    • 学会等名
      文部科学省ナノテクプラットフォーム 秀でた利用成果候補発表
    • 国際学会
  • [学会発表] CO2水素化反応によるメタノール合成反応機構の理解とそれに立脚した触媒開発2020

    • 著者名/発表者名
      多田昌平
    • 学会等名
      公益財団法人地球環境産業技術研究機構 無機膜研究センター 産業化戦略協議会 第15 回セミナー
    • 国際学会
  • [学会発表] 化石資源に頼らない持続可能な社会の実現のために2020

    • 著者名/発表者名
      多田昌平
    • 学会等名
      県民大学講座「豊かな生活環境を求めて」
    • 国際学会
  • [備考] 山形大学 藤原研究室

    • URL

      http://fujiwaralab.yz.yamagata-u.ac.jp/fujiwaralab/#

  • [備考] 茨城大学 多田研究室

    • URL

      http://cat.msae.ibaraki.ac.jp/tadaHP/

  • [備考] プレスリリース

    • URL

      https://congratulations.admb.ibaraki.ac.jp/2021/03/23000582.html

  • [備考] 化学工学会賞|2020年度(令和2年度)

    • URL

      https://www.scej.org/award/scej-awards/scej-awards-2020.html

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公開日: 2021-12-27  

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