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2011 年度 実績報告書

プラズマ照射下でのナノ粒子の触媒作用

公募研究

研究領域プラズマとナノ界面の相互作用に関する学術基盤の創成
研究課題/領域番号 22110503
研究機関東京大学

研究代表者

佐々木 岳彦  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (90242099)

キーワードナノ粒子 / プラズマ / 励起化学種 / 固体触媒反応 / 炭酸マンガン / リグニン / セルロース / 合成ガス
研究概要

本研究課題は、ナノ粒子、ナノ結晶の触媒反応が、プラズマ条件下で受ける効果を解明し、促進された系の探索を行うことを目的としている。固体触媒反応は、通常は、温度と圧力、気体流量を制御して反応を進行させる。ここで、プラズマ条件を導入することによって、励起化学種による効率的な反応が起こる可能性、あるいは、触媒表面の状態が高活性に保たれることにより、通常では進行しないような反応が進行する可能性が考えられる。一般的な触媒反応条件では、触媒反応層を高温に保つことが多く、エネルギー消費が大きい。プラズマ利用により、省エネルギー、低コスト、かつ高効率な触媒反応を実現することによるメリットは大きい。今年度は、(1)炭酸マンガンナノ粒子の調製と(2)リグニン、セルロースのプラズマ支援分解反応について実施した。
(1)シクロヘキサン、n-ペンタノールを有機相、界面活性剤としてCTAB、塩化マンガンと炭酸アンモニウム水溶液の3相系でマイクロエマルションを生成し、炭酸マンガンのナノ粒子を生成した。水/CTABモル比でパラメーターwを定義し、この値を変えて調製を行った。パラメーターwを変化させることで、粒径が制御できることが明らかとなった。
(2)リグニンやセルロースは、未利用バイオマス資源の主成分である。プラズマを利用して、これらの転換が促進されれば、大変有意義である。無酸素銅の平行平板電極(1cmx5cm5mm間隔)の一方に、リグニンまたはセルロースの固体試料を載せ、真空排気してから、2.5kV15kHzの交流正弦波を加えると、圧力上昇が観測された。気相成分をガスクロマトグラフにより定量するとCO,H_2,メタン、CO_2の生成が確認された。主成分はCOと水素のいわゆる合成ガスである。比較的低エネルギーコストで合成ガスが得られたことは、エネルギー利用または有用資源化という観点から意義がある。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of Diamondoids by Supercritical Xenon Discharge Plasma2011

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Shizuno, Hiroyuki Miyazoe, Koya Saito, Sven Stauss, Minoru Suzuki, Takehiko Sasaki, Kazuo Terashima
    • 雑誌名

      Jpn.J.Applied Physics

      巻: 50 ページ: 030207-3

    • DOI

      10.1143/JJAP.50.030207

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of higher diamondoids by pulsed laser ablation plasmas in supercritical CO_22011

    • 著者名/発表者名
      S.Nakahara, S.Stauss, T.Kato, T.Sasaki, K.Terashima
    • 雑誌名

      J.Applied Physics

      巻: 109 ページ: 123304-8

    • DOI

      10.1063/1.3599887

    • 査読あり
  • [学会発表] Hydrogen Production from Lignin by Irradiation of Glow Discharge Plasma2012

    • 著者名/発表者名
      Motomi Saito, Takehiko Sasaki
    • 学会等名
      ISPlasma2012
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2012-03-05

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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