Development of a novel method for the preparation of composite catalytic nanoparticles using gas-phase particle processing

开发一种利用气相颗粒加工制备复合催化纳米颗粒的新方法

• 批准号: 21K04750
• 负责人: 島田 学
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04750/
• 关键词: エアロゾルプロセス; CVD; 助触媒; 粒子被覆; 噴霧乾燥

本研究では、単一物質の触媒に比べて性能の向上、用途の拡大、長寿命化などのメリットが期待できる、微量の異物質を付着させた触媒粒子（複合触媒粒子）に対して、エアロゾルのプロセスを利用した粒子合成や微量物質の付着を気相中で精密に行う作製手法を開発する。さらに作製した粒子の触媒活性を評価し、物質の付着状態などの粒子性状との関係を調べることで、本手法の有用性を確認するとともに望ましい複合触媒粒子の性状を見出す。本年度の研究成果の概要は、以下のとおりである。１．前年度に引き続き、CVDと蒸発-凝縮プロセスでそれぞれ作製したナノ粒子を気中混合・凝集・堆積させることにより複合触媒粒子を作製した。本年度はチタニアナノ粒子と酸化銅ナノ粒子の複合化を行い、粒子の物理的性状、化学組成、光吸収特性を電子顕微鏡、X線回折、分光分析等で評価した。また、光触媒性能を評価するために、紫外・可視光照射下における有機物質の分解反応試験を行い、反応条件・物質に対する分解速度の依存性を求めた。２．既製の触媒粒子を用いた複合触媒粒子の作製を検討した。銀のコロイドナノ粒子を液相合成した。別途既製の銀コロイド粒子も入手し、両者とも粒子の性状等を調べた。これらの分散液を前年度製作した噴霧乾燥粒子分散装置で処理することにより、気中分散した銀ナノ粒子が得られることを確認できた。さらに、気中分散銀ナノ粒子とCVDで作製したチタニアの複合物を作製し、１と同様に、性状、組成、特性を評価し、また光触媒性能の評価も行い、相互の関係を調べた。３．粒子表面での付着物質の気相析出による複合触媒粒子の作製を検討した。噴霧乾燥で得られた銀ナノ粒子、多層カーボンナノチューブ粒子に対し、チタンのアルコキシド蒸気、硝酸亜鉛蒸気を混合し、反応・固相析出させることで複合粒子を得た。これらに対しても、１, ２と同様に粒子および光触媒性能の評価を行った。

This study aims to develop a precise method for the preparation of catalyst particles (composite catalyst particles) by improving the catalytic performance of a single substance, increasing the use of a single substance, increasing the life expectancy of a single substance, and providing a catalyst particle (composite catalyst particle) with a trace amount of impurities. To evaluate the catalytic activity of the catalyst particles, to adjust the relationship between the properties of the particles and the state of the substance, to confirm the usefulness of the method, and to show the properties of the composite catalyst particles. Summary of research results for the year: 1. In the past year, there have been many problems in the preparation of composite catalyst particles, such as chemical vapor deposition (CVD) and condensation. This year, the composition of particles, chemical composition, optical absorption characteristics, electron microscopy, X-ray reflection, and spectroscopic analysis of particles were evaluated. Evaluation of Photocatalyst Performance: Determination of the Dependence of Decomposition Rate of Organic Substances under UV and Visible Light Irradiation 2. Preparation of composite catalyst particles for use Silver particles are synthesized in liquid phase. In addition, the characteristics of silver particles produced by different methods are adjusted. The dispersion was produced in the previous year and the spray drying particle dispersion device was processed. In addition, the preparation of dispersed silver particles by CVD, the evaluation of properties, compositions and characteristics, and the adjustment of the relationship between them are also discussed. 3. The preparation of composite catalyst particles is discussed in the paper. Spray drying results in silver particles, multi-layer coatings, and composite particles. 1, 2 and 3 are the same.

项目成果

Preparation of Ag-embedded TiO2 film by reducing metal ions via plasma-enhanced chemical vapor deposition

等离子体增强化学气相沉积还原金属离子制备嵌银TiO2薄膜

• 发表时间: 2022
• 作者: Lang J. H.;K. Takahashi;M. Kubo;and M. Shimada
• 通讯作者: and M. Shimada

Spray-assisted Fabrication of HKUST-1 MOF Thin Film and MWCNT/HKUST-1 Nanocomposite Film

喷雾辅助制备 HKUST-1 MOF 薄膜和 MWCNT/HKUST-1 纳米复合薄膜

• 发表时间: 2022
• 作者: Kubo;M.;T. Sugahara;and M. Shimada
• 通讯作者: and M. Shimada

Ag-TiO2光触媒ナノ粒子堆積膜を用いたガス分解の評価

使用 Ag-TiO2 光催化纳米颗粒沉积膜评价气体分解

• 发表时间: 2021
• 作者: 渡邉 航;M. Hudandini;姜 殿平;久保 優;島田 学
• 通讯作者: 島田 学

Visible-light Photocatalytic Performance of CuxO Loaded Anatase- or Rutile-TiO2 Fabricated by Gas Phase Method

气相法制备负载 CuxO 的锐钛矿型或金红石型 TiO2 的可见光催化性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Hudandini;M.;D. Jiang;K. Kusdianto;M. Kubo;and M. Shimada
• 通讯作者: and M. Shimada

Photocatalytic Activity and Preparation of TiO2-CNT-Ag Ternary Thin Films via Aerosol-assisted and Plasma-enhanced Chemical Vapour Deposition

气溶胶辅助和等离子体增强化学气相沉积制备 TiO2-CNT-Ag 三元薄膜的光催化活性和制备

• 发表时间: 2021
• 作者: Lang J. H.;K. Takahashi;M. Kubo;and M. Shimada
• 通讯作者: and M. Shimada