高活性二酸化炭素水素化触媒の創製とその実用化に向けた検討

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23350073
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境関連化学
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 阿部 孝之 富山大学, 水素同位体科学研究センター, 教授 (90241546)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 環境 / 二酸化炭素 / 触媒

研究概要

地球温暖化の主因とされる二酸化炭素（CO2）の排出量削減と新たなエネルギー源の創成を両立するCO2水素化反応（CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O）は多角バレルスパッタリング法で調製したRu担持TiO2触媒を用いることで低温化する。本研究では、CO2水素化反応を最も低温化する担持金属種と担体の組合せを検討した。また、第一原理計算から、反応の低温化はRuのナノ粒子化による2つの素反応（CO + H → CHO、CH3 + H → CH4）のエネルギー障壁の低下に起因すると推測された。さらに、本反応の実用化に向けて、装置の改良による触媒収率の向上や大型装置による触媒の大量調製も検討した。

研究成果

• [雑誌論文] Density functional theory analysis of methanation reaction of CO2 on Ru nanoparticle supported on TiO2 (101) (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Akamaru, Tomomi Shimazaki, Momoji Kubo, Takayuki Abe
  • 雑誌名: Applied Catalysis A : General 巻: 470 ページ: 405-411
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2013.11.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of the sabatier reaction catalyst for practical space systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Asuka Shima, Masato Sakurai, Yoshisugu Sone, Mitsuru Ohnishi, Akiko Yoneda, Takayuki Abe
  • 雑誌名: International Journal of Microgravity Science Application 巻: 30 ページ: 86-93
  • URL: http://www.jasma.info/wp/wp-content/uploads/2011/04/2013_p086.pdf#search='Int.+J.+Microgravity+Sci.+Appl.+Vol.+30+No.+2+2013+%2886%E2%80%9393%29'
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of plasma technologies to particle surface treatment systems and preparation of functionalized particle materials (2012)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Abe
  • 雑誌名: Annual Report of Hydrogen Isotope Research Center 巻: 32 ページ: 1-8
  • URL: http://www.hrc.u-toyama.ac.jp/action/annual/annual_report32-1.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラズマ技術を用いた新しい微粒子表面修飾・改質法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部孝之
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 80 ページ: 1017-1021
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.80.1017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a CO2 reduction catalyst for the Sabatier reaction (2012)
  • 著者名/発表者名: Asuka Shima, Masato Sakurai, Yoshitsugu Sone, Mitsuru Ohnishi, Takayuki Abe
  • 雑誌名: 42nd International Conference on Environmental Systems 巻: AIAA ページ: 2012-3552
  • DOI: 10.2514/6.2012-3552
  • URL: http://arc.aiaa.org/doi/pdf/10.2514/6.2012-3552
  • 査読あり
• [雑誌論文] 多角バレルスパッタリング法を用いた新しい表面修飾法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部孝之, 井上光浩
  • 雑誌名: 表面技術 巻: 62 ページ: 94-98
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/sfj/62/12/62_676/_pdf
• [雑誌論文] Theoretical study on reaction analysis of Ru/TiO2 catalyst based on density functional theory (DFT) : CO2 molecule in a bent form (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Shimazaki, S. Akamaru, T. Abe, M. Kubo
  • 雑誌名: Annual Report of Hydrogen Isotope Research Center, University of Toyama, Japan 巻: 31 ページ: 1-5
  • URL: http://www.hrc.u-toyama.ac.jp/action/annual/annual_report31-1.pdf
  • 査読あり
• [学会発表] 新しい微粒子表面の修飾・改質法とその応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部孝之
  • 学会等名: 第43回材料研究会研究発表会
  • 発表場所: 富山大学工学部(富山市)
  • 年月日: 2013-10-02
  • 招待講演
• [学会発表] 多角バレルスパッタリング技術とその応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部孝之
  • 学会等名: スパッタリングおよびプラズマプロセス技術部会(SP部会)第133回定例研究会
  • 発表場所: 石川県政記念しいのき迎賓館
  • 年月日: 2013-05-23
  • 招待講演
• [産業財産権] 二酸化炭素の水素還元方法 (2013)
  • 発明者名: 阿部孝之, 田口明
  • 権利者名: 国立大学法人富山大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特許出願 2013-46880号
  • 出願年月日: 2013-03-08
• [産業財産権] 二酸化炭素の水素還元用触媒及び二酸化炭素の水素還元方法 (2013)
  • 発明者名: 阿部孝之, 田口明
  • 権利者名: 国立大学法人富山大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特許 5392812号
  • 出願年月日: 2013-10-25