| 研究課題/領域番号 |
19K05143
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| 研究機関 | 高知工科大学 |
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研究代表者 |
小廣 和哉 高知工科大学, 環境理工学群, 教授 (60170370)
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| 研究分担者 |
大谷 政孝 高知工科大学, 環境理工学群, 准教授 (20585004)
Kan Kai 高知工科大学, 環境理工学群, 助教(PD) (80756263)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 複合金属酸化物 / 球状多孔体 / 触媒担体 / 触媒 |
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| 研究実績の概要 |
１．メタノールを反応媒体とするソルボサーマル法による，テンプレートを全く用いない，複合酸化物ナノ粒子多多孔体の単工程一段階合成法の合成条件を精査した。高温耐性触媒担体として実用するには、表面積が大きいこと二次粒子径が1マイクロメートル 以下で揃っていることが複合多孔体に要求される。これを実現するため、原料金属化合物の分解速度を決定する反応溶媒、反応前駆体濃度、反応温度、反応圧力、加熱速度、反応溶液の酸性度、添加剤等の諸条件を系統的に調べた。その結果、金属源に硝酸塩あるいはアルコキシドを、添加剤にグリコール系添加剤あるいはアセチルアセトンを、溶媒にメタノールあるいはエタノールを用いるソルボサーマル反応が最適であることを見出した。これにより、高温耐性触媒担体としてのSiO-ZrO2、SiO2-CeO2、TiO2-CeO2のサブミクロンサイズ球状多孔体の単工程ソルボサーマル合成法を確立した。
２．得られたSiO2-ZrO2、SiO2-CeO2、TiO2-CeO2のサブミクロンサイズ球状多孔体にRuあるいはNiを担持した坦持触媒を調製した。これらの触媒を用いて予備的にCO2の資源化反応であるサバティエ反応(CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O)あるいはメタンドライリフォーミング反応（CH4 + CO2 → 2CO + 2H2）を行った。その結果、優れた触媒能と高い耐熱性を示すことが明らかとなった。
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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
１．予定していたナノレベル均一混合複合金属酸化物多孔体の単工程ソルボサーマル合成法に関しては、ZrO2およびCeO2系について達成できた。これら複合触媒担体あるいは坦持触媒についても、その高活性と優れた耐熱性を証明できた。
２．予備的ではあるが、当初予想していなかったメタンドライリフォーミング反応（CH4 + CO2 → 2CO + 2H2）において、SiO-ZrO2多孔体が極めて優れた触媒能と炭素析出抑制能を見出した。
３．固体強酸触媒としてのNb2O5-TiO2、Ta2O5-TiO2 のサブミクロンサイズ球状多孔体の単工程ソルボサーマル合成に関しては、現在検討中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
Nb2O5-TiO2、Ta2O5-TiO2 のサブミクロンサイズ球状多孔体の単工程ソルボサーマル合成法を確立する。これら複合酸化物多孔体は二次電池電極材や燃料電池への応用が期待できる。良好な導電性多孔質担体には、表面積、細孔径、粒子径などの諸物性が最適化された多孔体を合成する必要がある。特に、将来の実用化に向け大量合成可能な手法を確立を目指し、金属アルコキシド等の高価な試薬を用いることなしに、金属塩の種類（アニオンの種類）、添加剤、溶媒、濃度、加熱条件 等を精査し、目的とする多孔質導電性酸化物担体を容易にかつ多量に得るための合成法を確立する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
購入予定であった消耗品購入に関しては、ほかの予算を流用したため、次年度使用額が生じた。
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