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ペーパー構造を非平衡反応場とする新規な構造体触媒材料の機能設計

以纸结构作为非平衡反应场的新型结构催化剂材料的功能设计

基本信息

批准号：
07J08808
负责人：
古賀大尚
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、触媒材料開発において、触媒周辺の物質・熱移動を司るマイクロ構造担体の重要性が認識されつつある。本研究では、抄紙技術の応用により、無機繊維ネットワークから成るマイクロ空隙構造体内(平均細孔径約20μm・空隙率約50%)に触媒粉末を分散担持した高性能な座ペーパー構造体触媒」の開発を行ってきた。これまでに、メタノール改質反応における主反応の高効率化・副反応の抑制・触媒耐久性の向上・反応挙動の安定化等の現象を見出しているが、今回詳細に検討したところ、平均細孔径約20μmに整ったペーパー構造体が良好なガス流路となり、理想的な触媒反応場として機能する「ペーパー構造効果」が強く示唆された。金属ナノ粒子は、バルク金属とは大きく異なる特殊な物性・機能を示すことから、バイオ・触媒・エレクトロニクスなど様々な研究分野において注目を集めているが、凝集しやすく取り扱いが困難なことが問題となっている。本研究では、酸化亜鉛(ZnO)繊維を金属合成の足場として機能利用することで、取り扱い容易なペーパー構造担体内部に抄き込んだZnO繊維上で金属ナノ粒子を直接合成することに成功した。本手法は数多くの金属種に応用可能であり、これまでに、水素製造用銅ナノ粒子担持ペーパー、排ガス中のNOx還元除去用白金ナノ粒子担持ペーパー、低温CO酸化用・4-ニトロフェノール還元用金ナノ粒子担持ペーパーを開発した。各触媒プロセスにおいて、高活性な金属ナノ粒子と触媒の実効性能を大幅に高めるペーパー構造体の組み合わせが極めて有効であることが示された。また、抗菌用銀ナノ粒子担持ペーパーの開発にも成功している。ペーパー構造体に金属ナノ粒子を直接合成する「オンペーパー合成」技術はナノ粒子の機能を全く損なうことのない新規な固定化技術であり、更なる応用展開に期待が持たれる。

In recent years, the development of catalyst materials, the importance of catalyst materials, heat transfer and structural support has been recognized. In this study, the development of catalyst powder dispersion and support for high-performance catalyst in porous structures (average pore diameter of about 20μm and porosity of about 50%) was carried out for the application of papermaking technology. This paper discusses in detail the phenomenon of improving the efficiency of the main reaction, suppressing the secondary reaction, improving the durability of the catalyst, stabilizing the reaction, etc. The structure with an average pore diameter of about 20μm has a good flow path and an ideal catalyst reaction field. Metal particles have special properties and functions, such as concentration, aggregation, etc. In this study, we successfully synthesized ZnO particles directly from ZnO particles, which are easy to select and easy to use in structural support. This method can be used for a variety of metal species, such as copper particle support for water element production, platinum particle support for NOx reduction in exhaust gas, and 4-D metal particle support for low temperature CO acidification. Each catalyst has high activity, high metal particle and high performance. The development of antibacterial silver particles was successful. A new immobilization technique is proposed for the direct synthesis of metal particles in a structure.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Steam reforming behavior of methanol using paper-structured catalysts: Experimental and computational fluid dynamic analysis

DOI：
10.1016/j.ijhydene.2007.12.063
发表时间：
2008-03
期刊：
International Journal of Hydrogen Energy
影响因子：
7.2
作者：
S. Fukahori;Hirotaka Koga;T. Kitaoka;Mitsuyoshi Nakamura;H. Wariishi
通讯作者：
S. Fukahori;Hirotaka Koga;T. Kitaoka;Mitsuyoshi Nakamura;H. Wariishi

銀ナノ粒子のオンペーパー合成と抗菌活性(口頭)

纳米银的纸上合成及其抗菌活性（口服）

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
0
作者：
Koga H.;et. al.;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚
通讯作者：
古賀大尚

Paper-structured Catalyst Prepared by a Papermaking Technique for Hydrogen Production

造纸技术制备的纸结构制氢催化剂

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Koga H.;et. al.;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;Hirotaka Koga;Hirotaka Koga;Hirotaka Koga;Hirotaka Koga
通讯作者：
Hirotaka Koga

水素製造ペーパー構造体触媒のマイクロ空隙構造効果(口頭)

纸结构催化剂制氢微孔结构效果（口服）