金属担持多孔質材料作製に向けた超臨界ＣＯ２中の前駆体吸着挙動の測定及びモデリング

用于生产金属支撑多孔材料的超临界 CO2 中前驱体吸附行为的测量和建模

• 批准号: 15J02431
• 负责人: 宇敷 育男
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02431/
• 关键词: 金属錯体; 触媒; 超臨界; 二酸化炭素; 吸着; 速度論; メソポーラスシリカ; 吸着平衡; 超臨界CO2; ロジウム; 多孔質担体; Dubinin-Astakhov式

平成28年度は，前年度開発した固定層吸着法に基づく装置により，多様な細孔径，細孔構造を有する3種のメソポーラスシリカ(MCM-41，MSU-H, HMS)をモデル多孔質担体，ロジウム(水素化反応の触媒の一種)の前駆体であるロジウムアセチルアセトナートRh(acac)3をモデル金属錯体として，温度313 Kから353 K，圧力15.0 MPaにおいて破過曲線の解析による速度論的検討を行なった．その結果，超臨界二酸化炭素中におけるロジウムアセチルアセトナート吸着速度はメソポーラスシリカの担体物性及び実験温度，圧力等の操作条件の影響を強く受けた．この原因について考察すると，MCM-41，MSU-H，HMSそれぞれのメソポーラスシリカの細孔構造(細孔径，モルフォロジー等)及び温度，圧力条件によって変化する二酸化炭素のバルク密度の観点から定量的に理解可能であった．また固定層吸着に基づく速度論的モデルにより吸着速度(破過曲線)を細孔内拡散係数をフィッティングパラメーターとして相関した結果，超臨界二酸化炭素中における金属錯体(ロジウムアセチルアセトナート)のメソポーラスシリカMCM-41，MSU-H，HMSへの吸着現象に関する定量的知見を獲得することに成功した．この結果，平成27年度における吸着平衡に関する検討も合わせると，本研究成果により金属担持多孔質材料作製に向けた超臨界二酸化炭素中の前駆体吸着挙動の測定及びモデリングについて，平衡論・速度論両面からのアプローチが可能となったといえる．

は pp.47-53 28 year, before the annual open 発 し た fixed layer sorption method に base づ く device に よ り, many others な fine pore size, pore structure を have す る three の メ ソ ポ ー ラ ス シ リ カ (MCM - 41, MSU -h, HMS) を モ デ ル porous supporter, ロ ジ ウ ム (water element against 応 の catalyst の) before の 駆 body で あ る ロ ジ ウ ム ア セ チ ル ア セ ト ナ ー ト Rh (acac) 3 を モ デ ル metal misprinted と し て, temperature 313 K か ら 353 K, the pressure of 15.0 MPa に お い て break through curve の parsing に よ る beg を line speed theory 検 な っ た. そ の results, supercritical 2 acidification in the carbon に お け る ロ ジ ウ ム ア セ チ ル ア セ ト ナ ー ト sorption speed は メ ソ ポ ー ラ ス シ リ カ の supporter property and び be 験 temperature, pressure の の operating conditions, such as the strong を く by け た. こ の reason に つ い て investigation す る と, MCM - 41, MSU -h, HMS そ れ ぞ れ の メ ソ ポ ー ラ ス シ リ カ の pores structure (fine aperture, モ ル フ ォ ロ ジ ー, etc.) and び temperature pressure condition に よ っ て variations change す る two acidification carbon の バ ル ク density の 観 point か ら quantitative に understanding may で あ っ た. ま た fixed layer sorption に base づ く speed theory モ デ ル に よ り sorption speed (broken curve) を pores within the company, dispersion coefficient を フ ィ ッ テ ィ ン グ パ ラ メ ー タ ー と し て phase masato し た results, supercritical 2 acidification in the carbon に お け る metal misprinted (ロ ジ ウ ム ア セ チ ル ア セ ト ナ ー ト) の メ ソ ポ ー ラ ス シ リ カ MCM - 41, MSU - H, The knowledge of the する quantification related to the に adsorption phenomenon of HMS を obtained する とに とに successfully た た. こ の results, pp.47-53 27 annual に お け る sorption equilibrium に masato す る も 検 please close わ せ る と, this research に よ り bear hold the porous metal material for making に to け た supercritical 駆 body before second acidification carbon の sorption 挙 dynamic measurement and び の モ デ リ ン グ に つ い て, equilibrium theory, theory of speed that struck surface か ら の ア プ ロ ー チ が may と な っ た と い え る.

项目成果

Adsorption equilibria of volatile organic compounds on various adsorbents in supercritical carbon dioxide: Measurement and analysis by the Dubinin-Astakhov equation

• DOI: 10.1016/j.fluid.2016.02.007
• 发表时间: 2016-07
• 期刊: Fluid Phase Equilibria
• 影响因子: 2.6
• 作者: Ikuo Ushiki;Yoshiyuki Sato;Masaki Ota;H. Inomata

Adsorption equilibria of rhodium acetylacetonate with MCM-41, MSU-H, and HMS silica substrates in supercritical carbon dioxide for preparing catalytic mesoporous materials

• DOI: 10.1016/j.supflu.2016.05.032
• 发表时间: 2017-02-01
• 期刊: JOURNAL OF SUPERCRITICAL FLUIDS
• 影响因子: 3.9
• 作者: Ushiki, Ikuo;Takahashi, Naoto;Inomata, Hiroshi
• 通讯作者: Inomata, Hiroshi

Desorption behavior of various volatile organic compounds from activated carbon in supercritical carbon dioxide: Measurement and kinetic modeling

• DOI: 10.1016/j.supflu.2016.11.007
• 发表时间: 2017-03
• 期刊: Journal of Supercritical Fluids
• 影响因子: 3.9
• 作者: Ikuo Ushiki;K. Kikuchi;N. Takahashi;Yoshiyuki Sato;Yasuyuki Ito;H. Inomata

Multicomponent (Binary and Ternary) Adsorption Equilibria of Volatile Organic Compounds (Acetone, Toluene, and n-Hexane) on Activated Carbon in Supercritical Carbon Dioxide

• DOI: 10.1021/acs.iecr.5b04383
• 发表时间: 2016-02
• 期刊: Industrial & Engineering Chemistry Research
• 影响因子: 4.2
• 作者: Ikuo Ushiki;Yoshiyuki Sato;Masaki Ota;H. Inomata

超臨界CO2雰囲気下における多孔性シリカへの触媒金属前駆体の吸着平衡測定と解析

超临界CO2气氛下多孔二氧化硅上催化金属前驱体的吸附平衡测量与分析

• 发表时间: 2015
• 作者: 髙橋直人，宇敷 育男;大田 昌樹;佐藤 善之;猪股 宏
• 通讯作者: 猪股 宏