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理工学部理工学科応用化学システムコース・ 大学院先端技術科学教育部 物質生命システム工学専攻化学機能創生コース

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化学プロセス工学講座

C-1グループ(無機材料化学)

メンバー

実際にみなさんの身のまわりで使用されている機能性無機材料の構造と物性との関係を明らかにすることにより、その機能性の原因を明らかにし、新しい・より使いやすい機能性無機材料を創り出す研究を行っています。 例えば、透明導電性酸化物と呼ばれる材料は、液晶ディスプレイや太陽電池の可視光透過電極として使われています。 現在使われている透明導電性酸化物の代表は、ITOと呼ばれている酸化インジウムに酸化スズを少量添加したもの(In:Sn=90:10程度)ですが、インジウムが稀少元素のため少しでもその使用量を減らす試みがなされています。当研究室ではこのITOに代わる物質として酸化インジウム−酸化亜鉛系アモルファス薄膜(In:Sn=80〜70:20〜30)に着目し、 その製膜時の条件による構造の変化と、光透過性・電気伝導性の変化の関係を、実験的に、かつ分子軌道法を用いて理論的に調べています。また、無機顔料はインクジェットプリンタ用インクなどに使われる有機顔料に比べ耐光性・耐久性に優れるものの有害な元素を含むものが多く、赤のベンガラ(酸化鉄)や白の酸化チタン・酸化亜鉛以外には多くは使われてきませんでした。当研究室ではエコロジカルな元素よりなるペロブスカイト型LaTiO2NのO/N比やTi/La比を定比から変化させて、あるいはLaの一部をSrで置換するなどして、基礎吸収端の位置や基礎吸収端以降長波長側の反射率などを制御することにより赤・黄・(緑・)青の3原色を呈する酸窒化物顔料の開発に成功しています。その他、酸窒化物系蛍光体、SOFC用インターコネクタ酸化物、リチウムイオン2次電池用正極材料、酸化チタン系光触媒、酸化鉄系燃焼触媒、ゼロ熱膨張材料の開発などを行っています。

C-2グループ(移動操作工学)

メンバー

物質の生産あるいは処理に必要な加熱・混合・分離などの様々な工程(プロセス)設計に関係した化学工学の学問分野の基礎知識・技術の教育・研究を担当しています。化学工学は工業的な物質生産といった領域を越え、環境汚染物質の除去・処理法の開発など環境問題、エネルギー問題、材料プロセッシングなどの領域にも密接に関連し、発展している学問分野です。当研究室では、特にガス吸収・吸着・膜分離など異相界面(気体−液体、液体−固体、気体−固体)を通しての分子やイオンの移動現象を解析して、高度な物質分離を行うためのプロセス開発や分離材の開発などの研究を行っています。

詳しくはC-2グループのホームページへ

C-3グループ(化学反応工学)

メンバー

触媒研究およびプロセス開発の分野を担当しています。 多成分系の複合酸化物やリン 酸化合物、たとえばバナジン酸マグネシウムやアパタイト触媒における活性サイトの同定と天然ガスや液化石油ガスなどのアルカンの酸化脱水素触媒機能を明らかにするための研究を行なっています。さらに、有害な有機物を分解するための薄膜化触媒の基礎研究を行っています。わが国では地下水汚染により、環境庁から厳しい水質規制 の告示がありました。そこで、水溶性重金属、リン、アンモニアを除去する薄膜装置開発の装置工学的研究を展開しています。

また、近年注目されているマイクロリアクタの技術開発を進めています。マイクロリアクタは、マイクロメートルオーダーの微細な流路を利用した化学装置で、従来の大型な反応装置に比べ温度分布、濃度分布が容易であるため、より安全な化学プロセスが実現できます。また、反応収率が向上する場合があることから資源保護・環境保護に貢献できる点にも大きな期待が寄せられています。我々は、マイクロリアクタを利用した有機合成実験、不均一触媒反応実験、数値シミュレーションなどによる検討を通して、マイクロリアクタの工学的特性を明らかにする研究を行なっています。

さらに、新規ナノ材料の合成及び触媒反応への応用に関する研究を行なっています。ナノメーターサイズで形状制御された材料は、バルク物質とは異なる性質・特性を示すことから大変注目されています。 現在は層状ナノシートやナノワイヤー、またシリカ層で被覆された金属ナノ粒子を開発し、触媒材料として環境・エネルギー分野への応用を目指した研究を行なっています。

詳しくはC-3グループのホームページへ