光触媒作用を活用した窒素酸化物の浄化における窒素選択性制御因子の解明

阐明光催化净化氮氧化物中氮选择性控制因素

• 批准号: 18J14101
• 负责人: 玉井 和樹
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J14101/
• 关键词: 光脱硝; 光触媒; HC-SCR; 酸化チタン; TiO2; 環境触媒

本研究はTiO2の光触媒作用を活用した窒素酸化物（NOx）の低温での還元浄化を目的としている．これまでに以下の点を中心に検討を行ってきた．（１）光触媒反応装置の設計と評価系の確立，（２）反応機構の解明，（３）（２）の知見を基にした高活性触媒の開発．（１）の反応系と評価系の確立に関しては2018年度に達成できた．2019年度はその確立した評価系によって（２）の反応機構解明について主に検討した．具体的には，酸化チタンの結晶相が生成物であるN2の選択制に及ぼす影響に関して，反応ガスを切り替えた際の生成物の生成挙動分析や赤外分光法を用いた表面吸着種の分析を行った．結果として，TiO2上に生成したC3H6の部分酸化種とNOとの反応がN2生成に寄与していることを明らかにした．また，結晶相によってN2生成速度の反応温度依存性が異なり，アナターゼ型TiO2上では低温においてもN2生成が確認された．一方，ルチル型のTiO2上では中温度域でのみN2生成が確認された．赤外分光法より，酸化チタン表面にはおもに2種類の活性種が存在し，アナターゼ型ではアセテート種に加えて，エノール種が低温でのN2生成に寄与することを見出した．（３）の検討に関しては、貴金属をはじめとする金属種や酸化物種によるTiO2の修飾を試みたが，N2生成活性の向上には至らなかった．これは，TiO2のアナターゼの清浄表面がC3H6の光活性化に重要であるからであると考えられる．高比表面積TiO2の合成や可視光応答化が，NOx光還元活性向上のための今後の課題であると考えている．上記の研究成果を基にした論文を執筆中である。また、本課題から派生した内容としてTiO2上でのNOx吸着形態制御とペロブスカイト型のNOx吸蔵触媒に関する研究成果を論文発表した。

This study aims to utilize TiO2 as a photocatalyst for the reduction of NOx at low temperatures. The following points are discussed in detail. (1) Design and evaluation of photocatalyst reaction system,(2) explanation of reaction mechanism,(3) development of high activity catalyst based on knowledge of (2). (1) The establishment of anti-corruption system and evaluation system shall be completed in 2018. The establishment of evaluation system shall be completed in 2019.(2) The solution of anti-corruption organization shall be completed in 2018. Specific analysis of the formation of N2 in the crystal phase of the acid mixture and its influence on the formation of N2 in the crystal phase of the acid mixture by infrared spectroscopy. As a result, it has become clear that part of the acidified species C3H6 and NO are formed on TiO2 and contribute to the formation of N2. The temperature dependence of the rate of N2 formation in crystalline TiO2 phase is different, and the formation of N2 in crystalline TiO2 phase at low temperature is confirmed. The formation of N2 in TiO2 is confirmed in the temperature domain. The existence of two kinds of active species on the surface of acidified soil by infrared spectroscopy, and the existence of two kinds of active species on the surface of acidified soil by infrared spectroscopy. (3) The study of noble metals, metal species, acid species, TiO2 modification, N2 generation activity and upward. TiO2 and C3H6 are important for photoactivation. High specific surface area TiO2 synthesis and visible light conversion, NOx photoreduction activity upward and future issues. On the basis of the research results, the paper was written. This paper presents the research results of NOx adsorption catalyst on TiO2.

项目成果

Selective NO photocatalytic reduction with C3H6 over TiO2

C3H6 在 TiO2 上选择性光催化还原 NO

• 发表时间: 2019
• 作者: Toi C.;& Ishiguchi A.;遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕;東井千春，石口彰;遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕;東井千春，石口彰;遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕;東井千春，石口彰;遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕
• 通讯作者: 遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕

Low-temperature NO trapping on alkali or alkaline earth metal modified TiO2 photocatalyst

碱金属或碱土金属改性 TiO2 光催化剂的低温 NO 捕集

• DOI: 10.1016/j.cattod.2018.07.045
• 发表时间: 2019
• 期刊: Catalysis Today
• 影响因子: 5.3
• 作者: Tamai Kazuki;Hosokawa Saburo;Asakura Hiroyuki;Teramura Kentaro;Tanaka Tsunehiro
• 通讯作者: Tanaka Tsunehiro

TiO2触媒上でのC3H6による選択的NO光還元に対する反応機構解析

C3H6在TiO2催化剂上选择性光还原NO反应机理分析

• 发表时间: 2020
• 作者: Tamai Kazuki;Hosokawa Saburo;Okamoto Hiroshi;Asakura Hiroyuki;Teramura Kentaro;Tanaka Tsunehiro;遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕
• 通讯作者: 遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕

Identification of Active Ba Species on TiO2 Photocatalyst for NOx Trapping

用于 NOx 捕集的 TiO2 光催化剂上活性 Ba 形态的鉴定

• DOI: 10.1246/cl.200236
• 发表时间: 2020
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: Tamai Kazuki、Hosokawa Saburo、Yamamoto Akira;Asakura Hiroyuki、Teramura Kentaro、Tanaka Tsunehiro
• 通讯作者: Asakura Hiroyuki、Teramura Kentaro、Tanaka Tsunehiro

TiO2光触媒を用いたC3H6によるNO選択還元

使用 TiO2 光催化剂通过 C3H6 选择性还原 NO

• 发表时间: 2019
• 作者: Toi C.;& Ishiguchi A.;遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕
• 通讯作者: 遠藤嵩大・玉井和樹・細川三郎・朝倉博行・寺村謙太郎・田中庸裕