日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 30(3): 73-84 (2013)
doi:10.20731/zeoraito.30.3.73

解説解説

多孔性錯体材料(PCP)を用いた新しいCO2分離・変換の化学Chemistry of CO2 separation and conversion by porous coordination polymer

1京都大学物質―細胞統合システム拠点

2京都大学工学研究科

3京都大学理学研究科

受理日:2013年5月10日Accepted: May 10, 2013
発行日:2013年9月30日Published: September 30, 2013
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二酸化炭素(CO2)の濃度上昇は近年ますます深刻な社会問題となっている。地球各地で排出されるCO2を回収し,有用な物質へ変換する技術の発展が望まれる。ここではCO2が含まれた気体(ガス)からCO2のみを分離でき,またCO2を他の物質に変換する触媒材料として,多孔性錯体を紹介する。金属と有機物を共に含む多孔性錯体は10年ほど前から急激に発展している固体結晶材料であり,高い表面積や化学特性を構造中に付与できる機能性材料である。

CO2分離において重要なのは高い分離特性だけではなく,分離した後のCO2回収にかかるエネルギーを低減する技術である。多孔性錯体を用いると高いCO2分離特性と低エネルギー回収を両立することができ,既存の吸着剤と比べ,総分離プロセスにおいて大きなメリットを生み出す。また多孔性錯体の内部空孔を利用すると,CO2を変換する金属ナノ粒子などの触媒を高分散に担持することができる。この多孔性錯体と金属ナノ粒子の複合体は,ナノ粒子単体と比べ,CO2の高い拡散挙動や触媒の高活性化が可能であり,CO2に対する不均一触媒としての機能が期待される。最近の研究成果の詳細について説明する。

CO2 separation and conversion are one of most important challenges in chemistry. We have developed a new class of porous solids, porous coordination polymer (PCP) and metal organic framework (MOF) for CO2 separation and conversion. PCP are constructed from metal ions and organic ligands, and their high surface area, chemical functionality are promising to have high performance of CO2 separation/conversion. For CO2 separation, PCP could have both high CO2 separation property and low energy consumption of CO2 release, and it contribute to reduce the total energy consumption of gas separation process. In terms of CO2 conversion, we synthesize the composite catalysts composed of PCP and metal nanoparticle. The regular and high porosity of PCP enables to encapsulate the catalytically active metal nanoparticle, and the PCP-nanoparticle composites are promising to have high CO2 conversion property because of high diffusivity of CO2 gas into the composite, and high reactivity of well dispersed metal nanoparticle in the framework. Chemical stability and large scale synthesis of these materials have also been investigated by both academia and industrial companies. In this short review, we present the recent results on these topics.

キーワード:多孔性錯体;二酸化炭素(CO2);ガス分離;不均一触媒

Key words: CO2 separation; heterogeneous catalysis; porous coordination polymer; metal-organic framework; metal nanoparticle

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