【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.20】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT0200
利用課題名 / Title
ケイ酸塩物質中の炭酸水素ナトリウムの分析
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
固体吸収材,X線回折/ X-ray diffraction,資源循環技術/ Resource circulation technology
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
佐藤 公法
所属名 / Affiliation
東京学芸大学環境科学分野
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
府川和弘,飯盛桂子
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究では資源的に安定し環境負荷のないケイ酸塩物質を用いて二酸化炭素吸収量50重量パーセント，100パーセント分離・再生可能な固体吸収材の開発を目的とした。ケイ酸物質の結晶子サイズはX線回折実験により求めた。CO2吸収量は，フーリエ変換赤外吸収スペクトルのC=O伸縮振動ピークからから多変量解析partial least square回帰分析により評価した。結晶子サイズが65オングストローム以下に縮小すると二酸化炭素吸着量は急激に増加し，50パーセント近くに達した。吸着したCO2は適度な湿度を付与すると分離し，固体吸収材として再生することを確認した。
実験 / Experimental
様々な水熱合成の条件で試料の合成を行った。一次粒子サイズの評価は，動的光散乱法，原子間力顕微鏡，またX線回折実験により行った。
ステンレス製リアクターを用いた二酸化炭素吸収システムにより，分圧0.1メガパスカルで二酸化炭素吸収を行った。炭酸水素ナトリウムとして吸収された二酸化炭素の定量は，C = O伸縮振動の結合状態に着目して行った。ケイ酸塩物質と炭酸水素ナトリウムの重量パーセントを変えた試料についてフーリエ変換赤外吸収分光を推進し，検量線を作成した。検量線から吸収された二酸化炭素の重量パーセントを求めた。
二酸化炭素吸収した試料を相対湿度50パーセントの雰囲気に所定時間暴露した後， 二酸化炭素の分離をフーリエ変換赤外吸収分光測定により調べた。分離した二酸化炭素の定量は作成した検量線を用いて行った。分離後に再び二酸化炭素吸収を行い，検量線から二酸化炭素吸収量を求めた。再び吸収される二酸化炭素濃度から，固体吸収材の再生能を評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
レーザー回折を用いた動的光散乱法により評価された粒子サイズは，メディアン径で52～53ナノメートルであった。原子間力顕微鏡により，ナノスケールのシート状が凝集していることが確認された。一次粒子サイズについてさらに詳細に知見を得るために，X線回折実験(SmartLab (Kα1)を行った。060面回折ピークからシェラーの式を用いて結晶子サイズを求めた。得られた結晶子サイズは50から数100オングストロームの範囲にあり，比較的小さい結晶子サイズ（50から70オングストロームの範囲）も確認された。
上記試料について二酸化炭素吸収能の評価を行った。フーリエ変換赤外吸収実験の結果から，導入された二酸化炭素が炭酸水素ナトリウムとして固定化されていることがわかった。赤外吸収スペクトルの1915 cm-1付近に見られるC = O伸縮振動ピークから，多変量解析partial least square回帰分析により固定されている炭酸水素ナトリウムの量を定量し，この値から二酸化炭素の吸収量を評価した。相対湿度50パーセントに24時間静置後に二酸化炭素吸収量が増加することがわかった。相対湿度50パーセントに24時間静置後にCO2吸収させたデータは，結晶子サイズがおよそ65オングストロームより小さくなると二酸化炭素吸収量が増加し始め，50重量パーセント近くに達した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
特になし
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件