超臨界含浸法による金属担持ＰＣＰ創製へ向けたバルク及びナノ空間物性の基盤構築

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H01694
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 宇敷 育男 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (30734850)
• 研究分担者: 松山 清 福岡工業大学, 工学部, 教授 (40299540)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 超臨界CO2 / Dubinin-Astakhov式 / 多孔性配位高分子 / ナノ空間物性 / 吸着 / 熱力学 / 多孔質材料 / 触媒

研究実績の概要

代表的なPCP（多孔性配位高分子）の一種であるZIF-8(比表面積：2000 m2/g)を吸着剤（金属担持触媒におけるモデル担体）としたアセトン及びトルエンのナノ空間物性（吸着平衡）の定量的把握を，温度313～353 K，圧力10～20 MPaの範囲で超臨界CO2雰囲気下において検討した．その結果，超臨界含浸プロセスにおけるモデル吸着質であるアセトン及びトルエンの平衡吸着量は圧力減少・温度増加に伴い増加するという傾向が確認され，昨年度までに検討したヘキサンをモデル吸着質とした場合と同様の圧力・温度依存性であった．これは圧力減少，温度増加に伴い超臨界CO2バルク相におけるCO2密度が減少した結果，吸着剤のナノ細孔空間内で有機化合物と競争吸着するCO2量が減少するとともに，吸着剤細孔内に存在する吸着相からバルク相への溶質の溶解性が減少し有機化合物が吸着相内に分配されやすくなった結果に対応するものと推察する．また超臨界CO2雰囲気下における各種有機化合物のPCPへの吸着平衡の測定データ（ナノ空間物性）に対して，吸着ポテンシャル理論に基づく熱力学的吸着モデルあるDubinin-Astakhov式を適用した．その結果，Dubinin-Astakhov式による相関，そして得られたDubinin-Astakhovパラメーターの解析により超臨界CO2中におけるPCPへの溶質の吸着現象を定量的に考察可能であった．

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Prediction of ionic liquid solubilities in supercritical CO2 + co-solvent systems using Peng?Robinson equation of state with accurate critical temperature (2024)
  • 著者名/発表者名: Hiraga Yuya、Ushiki. Ikuo
  • 雑誌名: Journal of Molecular Liquids 巻: 398 ページ: 124324～124324
  • DOI: 10.1016/j.molliq.2024.124324
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Adsorption Equilibria of Propyl Acetate on Activated Carbon Under Supercritical CO2 Conditions (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Eisuke、Azim Mahmoud Magdy、Takishima Shigeki、Ushiki Ikuo
  • 雑誌名: Journal of Chemical Engineering of Japan 巻: 56 ページ: 2256366～2256366
  • DOI: 10.1080/00219592.2023.2256366
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measurement and modeling of adsorption equilibria of ketone VOCs on activated carbon in supercritical CO2 (2023)
  • 著者名/発表者名: Tahara Yuto、Azim Mahmoud Magdy、Takishima Shigeki、Ushiki Ikuo
  • 雑誌名: The Journal of Supercritical Fluids 巻: 203 ページ: 106079～106079
  • DOI: 10.1016/j.supflu.2023.106079
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Modeling the Solubility of Ferrocene in Supercritical CO2 via PC-SAFT Using Solubilities Data Measured in Organic Solvents (2023)
  • 著者名/発表者名: Ushiki Ikuo、Fujimitsu Ryo、Takishima Shigeki
  • 雑誌名: Journal of Chemical Engineering of Japan 巻: 56 ページ: 2236655～2236655
  • DOI: 10.1080/00219592.2023.2236655
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CO2 solubility and diffusivity in poly(vinyl acetate) studied using the PC-SAFT and free volume theory (2023)
  • 著者名/発表者名: Ushiki Ikuo、Ota Saki、Kihara Shin-ichi、Takishima Shigeki
  • 雑誌名: The Journal of Supercritical Fluids 巻: 194 ページ: 105836～105836
  • DOI: 10.1016/j.supflu.2022.105836
  • 査読あり
• [学会発表] 機能性ポリマーに対する超臨界CO2の溶解度・拡散係数の測定及びモデリング (2023)
  • 著者名/発表者名: 宇敷 育男
  • 学会等名: 第25回新技術交流会
  • 招待講演
• [学会発表] 機能性ポリマーに対する超臨界CO2溶解度の測定およびPC-SAFT状態式によるモデリング (2023)
  • 著者名/発表者名: 宇敷 育男
  • 学会等名: 化学工学会第54回秋季大会
  • 招待講演
• [学会発表] 超臨界流体法によるメソポーラスシリカへの薬剤含浸プロセスの検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山本 海利，宇敷 育男
  • 学会等名: 化学工学会第54回秋季大会
• [学会発表] 超臨界CO2雰囲気下におけるケトン系VOC吸着平衡の測定及びモデリング (2023)
  • 著者名/発表者名: 田原 悠斗，宇敷 育男
  • 学会等名: 化学工学会第54回秋季大会
• [備考] 広島大学研究者総覧
  • URL: https://seeds.office.hiroshima-u.ac.jp/profile/ja.8a86a47bd9407b1f520e17560c007669.html