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第1節 CO2を利用した化学品製造の技術体系・動向と触媒技術
1.背景と基本事項
1.1 化学産業におけるCO2排出と削減の必要性
1.2 CCUとCCS
2.CO2利用技術の分類
2.1 非還元型と還元型
2.2 水素源とCO2回収コスト
2.3 技術別ロードマップ
3.各技術の開発動向
3.1 非還元型:機能性化学品製造
3.2 水素還元型:メタン、合成ガス、メタノール、燃料
3.3 反応場制御・外部エネルギー利用によるCO2変換
3.4 光・電解還元型:現状と課題
4.技術・市場動向の全体像
5.新たなCO2利用の切り口:添加剤としてのCO2利用技術
5.1 メタンドライリフォーミング
5.2 CO2を用いた低級アルカンの酸化脱水素
第2節 CO2を「廃棄物」から「資源」へ―COを起点とする炭素循環社会の実現
1.カーボンニュートラル実現に向けた課題
2.CO2は廃棄物ではなく炭素資源
3.従来技術の壁
4.ケミカルルーピングという解決策
5.高収率化への技術開発
6.実ガス実証への挑戦
7.鉄鋼業から化学産業、そしてその先へ
第3節 二酸化炭素からのプロパンの合成技術
1.CO2からのプロパン合成の位置づけ
1.1 プロパンおよびLPGの利用価値
1.2 CO2からのC3炭化水素生成
2.CO2からプロパンを得る主な反応ルート
2.1 熱触媒法
2.2 電気化学的CO2還元法
2.3 光触媒・ハイブリッド法
3.熱触媒法によるCO2からのプロパン・LPG合成
3.1 PdZn/ZrO2 + SAPO-34系
3.2 GaZrOx/H-SSZ-13系
3.3 ゼオライトカプセル型CuZnAl@β系
4.電気化学的手法によるCO2からのプロパン合成
4.1 C3生成物を狙う電気化学的CO2還元の現状
4.2 イオン液体系
4.3 生成物分布とカチオン効果
5.イオン液体系電解液における反応機構
5.1 CO2の溶存状態
5.2 中間体構造
5.3 C2生成とC3生成の分岐
5.4 電極中心設計から電解液・界面設計へ
5.5 イオン液体の利点と課題
6.実用化に向けた課題
6.1 熱触媒法の課題
6.2 電気化学的手法の課題
6.3 熱触媒法と電気化学的手法の相補性
第4節 二酸化炭素・合成ガスを原料とした高温ガス発酵によるアセトン生産とプロピレン誘導品への展開
1.CO2・合成ガスを原料とした発酵生産技術の位置づけ
2.ガス発酵微生物の代謝原理と工学的基盤
2.1 C1ガスの固定化と代謝
2.2 エネルギー代謝
2.3 ガスの利用と代謝的・反応工学的な制御
3.ガス発酵微生物と温度条件
3.1 中温性ガス発酵微生物の特徴
3.2 好熱性ガス発酵微生物の特徴
4.ガス発酵でアセトンを合成する価値
4.1 ガス発酵の代謝制約とアセトン(C3)生産
4.2 石油化学によるアセトン生産の産業的構造
4.3 アセトンの下流構造
5.好熱性ガス発酵による同時回収型アセトン生産プロセス
5.1 高温バイオプロセスによるアセトン生産の経済性
5.2 アセトン生産微生物の開発
5.3 アセトン生産微生物のエネルギー代謝
6.従来のバイオアセトン生産技術
6.1 ABE発酵の歴史
6.2 ABE発酵の代謝の特徴
6.3 ABE発酵の課題と展開
7.ガス発酵と化学触媒の統合によるプロピレン誘導体への展開
7.1 アセトンを原料とするプロピレン生産
7.2 プロセス接続
第5節 CO2を利用したプロパン酸化脱水素に有効な触媒開発
1.多元素合金触媒の設計指針
2.Pt-Co-In/CeO2の構造解析
3.Pt-Co-In/CeO2の触媒性能
4.反応機構に関する検討
第6節 電気化学的なCO2の還元資源化技術
1.CO2還元電極触媒
2.ガス拡散電極
3.固体高分子形電解槽
第7節 金属−有機構造体(MOF)ガラスを利用した二酸化炭素変換
1.MOFガラスの特徴とCO2変換触媒への展開
2.MOFガラスを利用した触媒・触媒担体への応用
3.CO2固定化型MOFおよび非晶質MOF触媒によるCO2変換
4.MOFガラス膜・固体電解質を利用したCO2電解還元
5.MOF様材料を利用した均一触媒系への展開
第8節 水酸化ジルコニウム、水酸化セリウムを用いたCO2のエチレン尿素への変換
1.実験方法
1.1 Zr(OH)4/Ce(OH)4の合成
1.1.1 共沈法による調製
1.1.2 ゾルゲル法による調製
1.2 Zr(OH)4/Ce(OH)4へのCO?吸着
1.3 CO2吸着Zr(OH)4/Ce(OH)4からのEU合成
2.結果と考察
2.1 Zr(OH)4/Ce(OH)4の特性
2.2 Zr(OH)4/Ce(OH)4のCO2吸着挙動
2.3 CO2吸着Zr(OH)4/Ce(OH)4によるEU生成
第9節 回収した二酸化炭素と水素を利用したギ酸の直接合成技術
1.再生可能資源としての二酸化炭素
1.1 二酸化炭素からのギ酸合成
1.2 二酸化炭素からのギ酸塩の合成
1.3 二酸化炭素からの直接ギ酸の合成
第10節 アルカリ性の水に溶けたCO2のギ酸塩への変換技術
1.反応性CO2回収
2.重炭酸電解セルの設計
2.1 セル内部でのCO2発生
2.2 中間層としての多孔質膜の挿入
2.3 ギ酸イオンの選択的合成
3.直接ギ酸塩燃料電池への応用
3.1 高濃度ギ酸塩水溶液への変換
3.2 直接ギ酸塩燃料電池
3.3 ギ酸塩結晶への変換
第11節 CO2含有ガス中からのCO2の分離とCOへの変換技術
1.低温電場中で有効に働く触媒の設計
1.1 Pt-M/TiO2触媒の調製とキャラクタリゼーション
1.2 Pt-Na/TiO2触媒を用いた低温電場中での逆水性ガスシフト反応
2.電場触媒反応場を適用した低温CCRシステム
2.1 Pt-Na/TiO2触媒を用いた低温電場CCR
2.2 反応条件の影響
2.3 低温電場CCRシステムのエネルギー効率
第12節 照射する光の強度によって生成物が変化する光触媒の開発
1.Fe-ZrO2光触媒
1.1 13CO2光還元反応と光強度依存性
1.2 密度汎関数理論計算によるCO2光還元反応の経路追跡
1.3 13CO2から直接C2H4, C3H6を生成
2.Ru-Ni-ZrO2光触媒
2.1 CO2光還元反応試験の結果
2.2 CO2光還元反応の分光法による追跡
2.3 DFT計算によるCO2還元反応経路の解明
2.3.1 光触媒的反応経路
2.3.2 熱的反応経路
第13節 CO2刺激に応答して物性と機能を可逆的に切替可能なエラストマー材料の開発
1.CO2によって可逆的に軟化するエラストマー
1.1 CO2による自己修復の促進
1.2 CO2誘起粘着性
2. CO2を吸収して強靭で壊れにくくなるエラストマー
3.CO2を吸収して硬化するエラストマー
3.1 CO2吸収と硬化挙動
3.2 CO2による表面機能の切り替え
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