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

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．

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．