ナノ空間場における増強量子分子篩効果による高選択的重水素化反応の開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21241026
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 信州大学 (2010-2011); 千葉大学 (2009)
• 研究代表者: 金子 克美 信州大学, エキゾチック・ナノカーボンの創成と応用プロジェクト拠点, 特別特任教授 (20009608)
• 研究分担者: 大場 友則 千葉大学, 大学院・理学研究科, 助教 (80406884) ; 伊藤 努武 信州大学, エキゾチック・ナノカーボンの創成と応用プロジェクト拠点, 助教 (40586822) ; 藤森 利彦 信州大学, エキゾチック・ナノカーボンの創成と応用プロジェクト拠点, 助教 (60586824)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 量子分子篩効果 / ミクロポアフィリング / ナノ細孔 / 低温吸着 / カーボンナノチューブ / 水素 / メタン / 同位体分離

研究概要

量子分子篩効果はナノスケール空間系で顕著になり、分離が困難な水素と重水素のような同位体分子に対する物理吸着性に顕著な差異を生ずる。本研究では、単層カーボンナノチューブをはじめとする各種ナノ細孔性炭素を用いて、水素と重水素における量子分子篩効果とナノ細孔構造との関係、その温度依存性を検討し、量子分子篩効果の本質を解明した。水素以外の同位体の例としてC^<12> H_4とC^<12> D_4を用いて、95~ 136Kにおいては低温ほど量子分子篩効果が顕著であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Collective Interactions of Molecules with an Interfacial Solid (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, T. Itoh, T. Fujimori
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 41 ページ: 466-475
  • DOI: DOI:10.1246/cl.2012.466.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of CO_x Free H_2 and Cup-stacked Carbon Nanotubes over Nano-Ni Dispersed Single Wall Carbon Nanohorns (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Wang, T. Itoh, T. Fujimori, M. M. Castro, A. S. Albero, F. Rodriguez-Reinoso, T. Ohba, H. Kanoh, K. Kaneko
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 28 ページ: 7564-7571
  • DOI: DOI:10.1021/la3006986.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Probe of the Morphology and Local Vibrations at Carbon Nanoasperities (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fujimori, K. Urita, D. Tomanek, T. Ohba, I. Moriguchi, M. Endo, K. Kaneko
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 136 ページ: 064505-1-5
  • DOI: DOI:10.1063/1.3682771.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Nanoscale Curvature Sign and Bundle Structure on Supercritical H_2 and CH_4 Adsorptivity of Single Wall Carbon Nanotube (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, T. Itoh, H. Sakamoto, T. Fujimori, K. Urita, Y. Hattori, T. Ohba, H. Kagita, H. Kanoh, S. Niimura, K. Hata, K. Takeuchi, M. Endo, F. Rodriguez-Reinoso, K. Kaneko
  • 雑誌名: Adsorption 巻: 17 ページ: 643-651
  • DOI: DOI:10.1007/s10450-011-9538-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Confinement in Carbon Nanospace-Induced Production of KI Nanocrystals of High Pressure Phase (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Urita, Y. Shiga, T. Fujimori, Y. Hattori, H, Kanoh, T. Ohba, H. Tanaka, M. Yudasaka, S. Iijima, I, Moriguchi, F. Okino, M. Endo, K. Kaneko, J
  • 雑誌名: Am. Chem. Soc. 巻: 133 ページ: 10344-10347
  • DOI: DOI:10.1021/ja202565r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronically Modified Single Wall Carbon Nanohorns with Iodine Adsorption (2011)
  • 著者名/発表者名: F. Khoerunnisa, T. Fujimori, T. Itoh, H. Kanoh, T. Ohba, M. Yudasaka, S. Iijima, K. Kaneko
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 501 ページ: 485-490
  • DOI: DOI:10.1016/j.cplett.2010.11.086.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomaly of CH_4 Molecular Assembly Confined in Single Wall Carbon Nanohorn Spaces (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Hashimoto, T. Fujimori, H. Tanaka, K. Urita, T. Ohba, H. Kanoh, T. Itoh, M. Asai, H. Sakamoto, S. Niimura, M. Endo, F. Rodoriguez-Reinoso, K. Kaneko, J
  • 雑誌名: Am. Chem. Soc. 133 ページ: 2022-2024
  • DOI: DOI:10.1021/ja1086886
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective D_2 Adsorption Enhanced by the Quantum Sieving Effect on Entangled Single-Wall Carbon Nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Noguchi, H. Tanaka, T. Fujimori, T. Kagita, Y. Hattori, H. Honda, K. Urita, S. Utsumi, Z.-M. Wang, T. Ohba, H. Kanoh, K. Hata, K. Kaneko
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter 巻: 22 ページ: 334207-334221
  • DOI: DOI:10.1088/0953-8984/22/33/334207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence of Dynamic Pentagon-Heptagon Pairs in Single-Wall Carbon Nanotubes using Surface-Enhanced Raman Scattering (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Fujimori, K. Urita, T. Ohba, H. Kanoh, K. Kaneko
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 132 ページ: 6764-6767
  • DOI: DOI:10.1021/ja100760m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced Hydrogen Adsorptivity of Single-Wall Carbon Nanotube Bundles by One-Step C_60-Pillaring Method (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Arai, S. Utsumi, M. Kanamaru, K. Urita, T. Fujimori, N. Yoshizawa, D. Noguchi, K. Nishiyama, Y. Hattori, F. Okino, T. Ohba, H. Tanaka, H. Kanoh, K. Kaneko
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 9 ページ: 3694-3698
  • DOI: DOI:10.1021/nl9015733
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Effects on Hydrogen Isotopes Adsorption in Nanopores (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, D. Noguchi, A. Yuzawa, T. Kodaira, K. Kaneko
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys. 巻: 157 ページ: 352-373
  • DOI: DOI:10.1007/s10909-009-9917-8
  • 査読あり
• [学会発表] QUANTUM MOLECULAR SIEVING OF NANOPOROUS MATERIALS FOR HYDROGEN AND METHANE ISOTOPES (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: 6th Pacific Basin Conference on Adsorption Science and Technology(PBAST6)
  • 発表場所: Taiwan, Taipei
  • 年月日: 20120520-23
• [学会発表] MICROPORE FILLING OF QUANTUM MOLECULES (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: The International Conference dedicated to the 50th anniversary of Academician M. M. Dubinin : MODERN PROBLEMS OF ADSORPTION
  • 発表場所: Moscow, Russia
  • 年月日: 20111024-28
• [学会発表] QUANTUM MOLECULAR SIEVING OF ISOTOPIC HYDROGEN AND METHANE : APPLICATION POTENTIAL TO CONTROL OF RADIOACTIVE ELEMENTS (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: 2011 AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: Minneapolis, USA
  • 年月日: 20111016-21
• [学会発表] QUANTUM MOLECULAR SIEVING OF ISOTOPIC HYDROGEN AND METHANE (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: Annual International World Conference on Carbon(Carbon2011)
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20110724-29
• [学会発表] NONOENVIRONMENT-SENSITIVE SOLID PORE WALLS (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: International Workshop on Adsorption in Compliant Nanoporous Solids : Theory, Simulation, and Experiments
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20110609-0611
• [学会発表] NOVEL CHEMICAL FUNCTIONS OF CARBON NANOPACES AND THEIR APPLICATION POTENTIAL (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Novel Carbon Resource Sciences
  • 発表場所: Perth, Australia
  • 年月日: 20100422-23
• [図書] Hydrogen Adsorptivity of Bundle-Structure Controlled Single-Wall Carbon Nanotubes, Carbon Nanotubes-From Research to Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Utsumi and K. Kaneko
  • 総ページ数: 37-54
  • 出版者: InTech Open Access Publisher, Rijeka, Croatia
• [図書] Modeling, and Processing (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Utsumi and K. Kaneko
  • 総ページ数: 353-386
  • 出版者: (Ed. N. Kane llopous) CRC Press
• [図書] ガス貯蔵・分離,炭素学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金子克美、坂本裕俊
  • 総ページ数: 471-490
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 二面性ナノカーボンの環境鋭敏構造性,界面の分子科学-界面デザインと界面計測(日本化学会編) (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤森利彦、伊藤努武、金子克美
  • 総ページ数: 151-155
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 水素貯蔵材料:炭素材料,「水素エネルギー技術の展開(秋葉悦男監修)」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中秀樹、金子克美
  • 総ページ数: 139-156
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] ホームページにて研究活動を公開している。
  • URL: http://www.shinshu-u.ac.jp/project/encs/