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工学研究科
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揮発性有機化合物（VOC）浄化触媒の開発

 　現代社会における塗装・印刷工場や化成品・化学工場から排出されるトルエンやアセトアルデヒドなどの揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds; VOC）は、大気中に放出されると、浮遊粒子状物質、及び光化学オキシダントの発生原因となり、環境に悪影響を及ぼすことが知られています。 さらに、VOCには作業・居住環境における悪臭問題だけでなく、シックハウス症候群や化学物質過敏症などの健康障害の原因物質が多く含まれています。 そのため、VOCを規制する動きが盛んになっており、VOCを二酸化炭素と水蒸気に完全分解し、無害化することが強く求められてます。

　今中研究室では、希土類酸化物を利用し、VOCをより低温で効率良く無害な成分に分解することができる触媒の開発を行っています。 その結果、酸化セリウム−酸化ジルコニウム複合酸化物にビスマスなどの酸化物を加えた複合酸化物を助触媒として使用することで、従来の触媒に比べて非常に低温から効率良くVOCを浄化することに成功しています。
　また、地球温暖化の原因物質の一つであるメタンや、中毒事故の多い一酸化炭素の浄化に有効な触媒の開発も行なっています。

　大気中に含まれる有害物質の浄化触媒以外にも、排水中に含まれる有害物質の浄化触媒の研究も行なっています。 これまでに、毒性が強い1,4-ジオキサンやフェノールなどを、水中でも浄化できる触媒を創成してきています。

　さらに、開発した触媒の高い酸化活性を利用し、安価なグリセリンを、高付加価値の化合物へと変換する研究も行っています。

［最近の論文や総説など］
  • N. Nunotani, K. Kakihana, and N. Imanaka, "Thermally Stable Apatite-type La10Si5CoO27-δ Catalyst for Toluene Combustion," Chem. Lett., 52, 771-774 (2023).
  • N. Nunotani, M. Takashima, Y.B. Choi, Y. Uetake, H. Sakurai, and N. Imanaka, "Dihydroxyacetone Production by Glycerol Oxidation under Moderate Condition Using Pt Loaded on La1-xBixOF Solids," Chem. Commun., 59, 9533-9536 (2023).
  • N. Imanaka and N. Nunotani, "Environmental Catalysts Advance Focused on Lattice Oxygen for the Decomposition of Harmful Organic Compounds," Proc. Jpn. Acad. Ser. B: Phys. Biol. Sci., 99, 198-212 (2023).
  • Y.B. Choi, N. Nunotani, K. Morita, and N. Imanaka, "Production of Hydroxypyruvic Acid by Glycerol Oxidation over Pt/CeO2-ZrO2-Bi2O3-PbO/SBA-16 Catalysts," Catalysts, 12, 69:1-8 (2022).
  • K. Matsuo, N. Nunotani, and N. Imanaka, "Effect of Oxide-ion Conductivity of Apatite-type Ln10Si6O27 on Catalytic Activity for Toluene Combustion," J. Asian Ceram. Soc., 9, 1466-1472 (2021).
  • Y.B. Choi, N. Nunotani, and N. Imanaka, "Glyceraldehyde Production from Glycerol over Pt/CeO2-ZrO2-Fe2O3/SBA-16 Catalysts Around Room Temperature in Open Air System," Mater. Lett., 278, 128392:1-4 (2020).
  • A.R. Supandi, N. Nunotani, and N. Imanaka, "Complete Phenol Removal in Liquid-phase under Moderate Condition over Pt/CeO2-ZrO2-SnO2/ZrO2/SBA-16 Catalysts," Funct. Mater. Lett., 13, 2050030:1-4 (2020).
  • N. Nunotani, N. Moriyama, K. Matsuo, and N. Imanaka, "Novel Catalysts for Methane Combustion based on Cobalt-doped Lanthanum Silicates having an Apatite-type Structure," ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 40344-40350 (2017).
  • M. Jeong, N. Nunotani, N. Moriyama, and N. Imanaka, "Introduction of NiO in Pt/CeO2-ZrO2/γ-Al2O3 Catalysts for Removing Toluene in Indoor Air," Mater. Lett., 208, 43-45 (2017).
  • M. Jeong, N. Nunotani, N. Moriyama, and N. Imanaka, "Effect of Introducing Fe2O3 into CeO2-ZrO2 on Oxygen Release Properties and Catalytic Methane Combustion over PdO/CeO2-ZrO2-Fe2O3/γ-Al2O3 Catalysts," Catal. Sci. Technol., 7, 1986-1990 (2017).
  • N. Imanaka, T. Masui, H. Imadzu, and K. Yasuda, "Carbon Monoxide Oxidation at Room Temperature on Pt/CeO2-ZrO2-Bi2O3 Catalysts," Chem. Commun., 47, 11032-11034 (2011).
  • N. Imanaka and T. Masui, "Advanced Materials for Environmental Catalysts," Chem. Rec., 9, 40-50 (2009).
  • N. Imanaka, T. Masui, K. Minami, K. Koyabu, and T. Egawa, "Significant Low-Temperature Redox Activity of Ce0.64Zr0.16Bi0.20O1.90 Supported on γ-Al2O3," Adv. Mater., 19, 1608-1611 (2007).

  • セリウム-ジルコニウム複合酸化物系触媒による液相中のフェノール類の分解, 布谷直義, 今中信人, 大阪大学超高圧電子顕微鏡センター年報, 50, 44-47 (2021).
  • 低温で有害ガスを酸化分解できる触媒の設計と開発, 今中信人, 布谷直義, C & I Commun, 45(2), 13-15 (2020).
  • 液相中の有害有機化合物分解のための固体触媒, 今中信人, 布谷直義, 触媒, 6(3), 163-166 (2020).
  • 熱に極めて強く貴金属を全く含まない新しい酸化物触媒, 増井敏行, 今中信人, ファインケミカル, 42, 5-9 (2013).

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