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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 資源変換化学

資源変換化学

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科目ナンバリング
  • G-ENG13 7H217 LJ61
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 1.5 単位
授業形態 講義
配当学年 修士・博士
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 水2
教員
  • 阿部 竜(工学研究科 教授)
授業の概要・目的 石油などの化石資源から燃料や化学品中間原料を得るための化学変換の重要性、また用いられる触媒について、その基礎および実工業プロセスにおける応用例、さらにはその研究手法について学ぶ。また、太陽光などの光エネルギーを利用して水や二酸化炭素を燃料へと変換する光触媒反応について、その反応機構を半導体理論に基づいて理解するとともに、実際の研究動向について学ぶ。
到達目標 ・資源変換を行うための触媒および光触媒反応について、その基礎理論を学び、これに基づいて実際の化学変換反応を理解する
・光触媒反応における半導体理論を学び実際の反応機構を理解するとともに、目的とする反応(水の分解、二酸化炭素の還元資源化、選択的有機合成)に対する半導体の開発指針を学ぶ
・触媒反応に触媒における活性点・反応速度論・平衡論について学び、特に重要となるLangmuir-Hinshelwood機構やRedeal-Eley機構、およびBET吸着等温線などを理解する。
・化石資源からの水素製造法に関して最先端の技術とその問題点などを理解する
・石油化学における改質反応や接触分解および脱硫等における触媒の役割を学ぶとともに、その反応機構や反応が起こる活性点の構造について学ぶ
・バイオマスの利用変換技術や、将来のエネルギーキャリアについて学ぶ
授業計画と内容 (1)資源変換化学イントロ(1回)
・講義全体についてのガイダンス
・触媒および光触媒についての基礎
・石油精製プロセス

(2)光触媒を用いる資源変換(1回)
・化石資源
・世界におけるエネルギー消費
・太陽エネルギーと温室効果
・半導体光触媒の基礎

(3)光触媒を用いた水からの水素製造1(1回)
・研究の背景と歴史
・太陽光エネルギーの量およびスペクトル
・半導体における光吸収
・光触媒上での水分解の反応機構

(4)光触媒を用いた水からの水素製造2(1回)
・実用化への課題
・光触媒上での水分解の反応機構
・可視光利用の戦略
・最新の研究動向

(5)光触媒を用いた二酸化炭素の還元・資源化(1回)
・光合成と人工光合成
・金属錯体を用いた二酸化炭素の光還元
・半導体光触媒を用いた二酸化炭素の光還元
・金属錯体ー半導体ハイブリッドシステム

(6)光触媒を用いたファインケミカル合成(1回)
・光エネルギーを駆動力とする有機合成反応
・酸化チタン光触媒を用いた酸化反応
・可視光応答型酸化タングステン光触媒を用いる選択的酸化および水酸化反応

(7)触媒反応の基礎(1回)
・触媒における活性点
・反応速度論と平衡論
・Langmuir-Hinshelwood機構およびRedeal-Eley機構
・物理吸着と化学吸着

(8)化石資源からの水素製造(1回)
・水素製造と利用
・天然ガスからの合成ガス製造
・水蒸気改質反応

(9)石油精製プロセス1(1回)
・原油と石油精製プロセス
・触媒による脱硫
・触媒構造と活性点構造

(10)石油精製プロセス2(1回)
・水素化精製
・接触改質
・接触分解
・実際の工業触媒プロセス

(11)バイオマス技術およびエネルギーキャリア(1回)
・バイオマスとは
・触媒を用いたバイオマスからのファインケミカル合成
・新規なエネルギーキャリア
成績評価の方法・観点 平常点(40%),筆記試験(60%)とし,4段階(優:100~80点/良:79~70点/可:69~60点/不可:60点未満)で成績を評価する.
履修要件 無機化学および触媒化学について,学部レベルの基礎知識をすでに修得していることを前提として講義を進める.
授業外学習(予習・復習)等 必要に応じて連絡する。
教科書
  • 教科書を使用せず,講義内容に沿った資料を配布する.
参考書等
  • 特になし