地方独立行政法人大阪産業技術研究所 森之宮センター

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炭素材料研究室

活性炭をはじめとする炭素材料の製造開発・高機能化・応用技術の研究に取り組んでいます。水処理やガス処理といった従来からの環境浄化、環境汚染防止だけでなく、電極用炭素材料、機能性調湿材、機能性分離膜の開発など、低炭素社会実現と生活環境改善に貢献します。

担当者 お問い合わせなどについては「*」印の連絡担当者へお願い致します。

  1. 森田実幸 *
  2. 岩﨑訓
  3. 長谷川貴洋
対応する業界、素材や技術

【業界】活性炭工業、電気産業、エネルギー関連産業、住宅産業、建材製造業、空調機製造業、環境関連産業

【素材および技術】活性炭、木炭・竹炭等炭化物、吸着剤、調湿材料、脱臭剤、炭素電極、炭化・賦活技術、水処理、ガス処理、環境汚染対策

研究内容

未利用有機性資源の活性炭化による有効利用

リサイクル社会、低炭素社会の構築に向けて、有機性廃棄物やバイオマスなどの未利用資源を原料にして炭化物や活性炭の製造を試みています。繊維廃棄物から作った活性炭が水中の内分泌撹乱化学物質(環境ホルモン)の吸着除去に役立つことを示すなど、効果的な用途についても調べています。最近は、活性炭の製造方法に新しい工夫ができないか模索しています。

調湿材料および湿度制御材料の開発

炭素材料・ハイドロゲルなどをベースとし、塩類の湿度制御機能を援用して、様々な湿度への制御が可能な材料の開発に取り組んでいます。特に、生活環境の快適化を目指して、中湿度域(相対湿度40~60%)への湿度制御を最大の目標としています。

活性炭を利用した高生産バイオプロセスのための好適な吸着系の構築

微生物生産物質の分離・回収に効果的で、高生産バイオプロセスの実現に役立つ活性炭の開発を目指しています。特に、芳香族化合物のように活性炭の利用が有望視される物質を対象に、吸着特性だけでなく脱離特性を向上するための細孔特性や脱離条件を調べて、好適な活性炭の製造に取り組んでいます。

導電性高分子を用いた溶質分離制御膜の開発

正電圧をかけるとドーパントと呼ばれる各種アニオンを取り込み、負電圧をかけるとドーパントを放出するという導電性高分子(本研究ではポリピロールを使用)の性質を利用して、ドーパント種の選択とかける電圧の大きさによって細孔の大きさを調節し、分子量の異なる溶質の相互分離性(分子量分画性)を制御できる高機能分離膜を開発しました。高処理速度、省エネルギー、省コスト、省スペースといった膜分離法の特長に加えて、分離対象や処理条件の変化に合わせて膜の分離特性を外部から電圧によって制御できます。このため合成した化合物の分離精製や副生成物除去の効率化が可能になり、各種産業分野における生産性向上や生産コスト抑制、あるいは排水処理の高効率・低コスト化に有効な高機能分離システムとしての応用が期待できます。

トピックス

受賞等

【受 賞】

1. 大阪工研協会第56回工業技術賞(2006523日)

「有機性廃棄物の炭化および活性炭化によるリサイクルに関する研究」

研究成果

最近の研究成果

【論文】

[英文]

1. Ikuo Abe, Tomoko Fukuhara, Jun Maruyama, Hideki Tatsumoto, Satoshi Iwasaki, Preparation of carbonaceous adsorbents for removal of chloroform form drinking water. Carbon 39(7, 10691073 2001.

2. Satoshi Iwasaki, Tomoko Fukuhara, Yurika Yoshimura, Ryosuke Sakaguchi, Yasuhiko Shibutani, Ikuo Abe, Removal of Endocrine-Disrupting Chemicals in Water using Textile-Related Wastes. I Removal of 4-Nonylphenol by Microporous Carbons Prepared from Cotton Waste. SEN’I GAKKAISHI 57(12), 359-363 (2001).

3. Satoshi Iwasaki, Tomoko Fukuhara, Ikuo Abe, Juichi Yanagi, Motoya Mouri, Yoshinori Iwashima, Takahiro Tabuchi, Osamu Shinohara, Adsorption of alkylphenols onto microporous carbons prepared from coconut shell. Synthetic Metals 125, 207-211 (2002).

4. Tomoko Fukuhara, Satoshi Iwasaki, Makoto Kawashima, Osamu Shinohara, Ikuo Abe, Adsorbability of estrone and 17β-estradiol in water onto activated carbon, Water Res., 40, 241-248 (2006).

5. Takahiro Hasegawa, Satoshi Iwasaki, Yasuhiko Shibutani, Ikuo Abe, Preparation of superior humidity-control materials from kenaf, J. Porous Mater, 16, 129-134 (2009).

6. Jun Maruyama, Nobutaka Fukui, Masayuki Kawaguchi, Takahiro Hasegawa, Hiroaki Kawano, Tomoko Fukuhara, Satoshi Iwasaki, Direct synthesis of a carbonaceous fuel cell catalyst from solid containing small organic molecules and metal salts. Carbon, 4811, 32713276 2010.

7. Jun Maruyama, Nobutaka Fukui, Masayuki Kawaguchi, Takahiro Hasegawa, Hiroaki Kawano, Tomoko Fukuhara, Satoshi Iwasaki, Factors for Active Site Generation and Pore Development in Fuel Cell Catalysts Formed from Glucose/Nitrogen Source/Fe Salts. Electrochemistry, 795, 318321 2011.

8. Jun Maruyama, Takahiro Hasegawa, Taiji Amano, Yasuji Muramatsu, Eric M. Gullikson, Yuki Orikasa, Yoshiharu Uchimoto, Pore Development in Carbonized Hemoglobin by Concurrently Generated MgO Template for Activity Enhancement as Fuel Cell Cathode Catalyst. ACS Applied Materials & Interfaces, 3(12, 4837−4843 2011.

9. Jun Maruyama, Tsutomu Ioroi, Zyun Siroma, Takahiro Hasegawa, Atsushi Mineshige, Hydrogen Evolution by Carbonaceous Nanoparticle Aggregates Derived from Cobalt Phthalocyanine. ChemCatChem, 5(1, 130133 2013.

10. Jun Maruyama, Mari Yamamoto, Takahiro Hasegawa, Satoshi Iwasaki, Zyun Siroma, Atsushi Mineshige, Carbonaceous thin film coated on nanoparticle as fuel cell catalyst formed by one-pot hybrid physical-chemical vapor deposition of iron phthalocyanine. Electrochimica Acta, 90, 366–374 2013.

11. Jun Maruyama, Takahiro Hasegawa, Satoshi Iwasaki, Tomoko Fukuhara, Mitsuzo Nogami, Mechanism of Dioxovanadium Ion Reduction on Oxygen-enriched Carbon Surface. Journal of The Electrochemical Society, 160(8, A1293A1298 2013.

12. Jun Maruyama, Takahiro Hasegawa, Satoshi Iwasaki, Hidetsugu Kanda, Hiroshi Kishimoto, Heat Treatment of Carbonized Hemoglobin with Ammonia for Enhancement of Pore Development and Oxygen Reduction Activity, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2(3, 493499 2014.

13. Jun Maruyama, Tsutomu Ioroi, Takahiro Hasegawa, Takuya Mori, Yuki Orikasa, Yoshiharu Uchimoto, Carbonaceous Hydrogen Evolution Catalyst Containing Cobalt Surrounded by Tuned Local Structure, ChemCatChem, 6(8, 21972200 2014..

[和文]

  1. 安部郁夫、 岩﨑 訓、 丸山 純、 福原知子、 木炭の脱臭性能、 科学と工業 74(3)、 106– 111 (2000).

  2. 安部郁夫、 丸山 純、 福原知子、 岩﨑 訓、 空気賦活法による廃木材からの活性炭の製造、 科学と工業74(9)、 442– 447 (2000).

  3. 安部郁夫、 岩﨑 訓、 丸山 純、 大江 猛、 福原知子、 竹炭の水蒸気吸着特性、 科学と工業 75(7)、 331– 333 (2001).

  4. 森田実幸、小山清、武田徳司、逆浸透膜によるトリクロロエチレン含有廃水の高次処理、科学と工業、75(9)、414-420 (2001).

  5. 森田実幸、小山清、 逆浸透膜によるジクロロメタン、クロロホルム含有廃水の高次処理、科学と工業、 76(9)、421-430 (2002).

  6. 安部郁夫、岩﨑 訓、浅見浩二、千田二郎、モウソウチク(Phyllostachys pubescens Mazel ex Houzeau de Lehaie)の炭素化および水蒸気、二酸化炭素、空気を用いた賦活による活性炭の製造、炭素、2003[No.208]、114-119.

  7. 安部郁夫、住野健一、川口雅之、岩﨑 訓、シダレヤナギ(Salix babylonica var. lavallei)からの木炭および活性炭の製造とその特性、科学と工業、77(9)、478-484 (2003).

  8. 安部郁夫, 福原知子, 丸山 純, 岩﨑 訓, 多孔性炭素の硝酸イオン吸着特性, 科学と工業78(3), 141– 145 (2004).

  9. 森田実幸、膜分離法によるジオキサン含有排水の高次処理、科学と工業、 78(3)、146-151 (2004).

  10. 福原知子、岩﨑 訓、篠原 紀、安部郁夫、廃棄物から製造した活性炭による下水中のエストロゲンの吸着除去、環境衛生工学研究、19(1)、20-28 (2005).

  11. 森田実幸、 ジオキサン含有排水のオゾン処理、科学と工業、 79(9)、408-414 (2005).

  12. 森田実幸、 逆浸透膜による有害排水の処理、科学と工業、79(2)、86-93 (2005).

  13. 岩﨑 訓、長谷川貴洋、大爺和実、澁谷康彦、安部郁夫、モウソウチク(Phyllostachys pubescens Mazel ex Houzeau de Lehaie)を原料にした多孔性炭素材料の製造における原料の形状やサイズの影響、炭素、2005[No.220]、270-275.

  14. 安部郁夫、岡部大輔、千田二郎、岩﨑 訓、木炭の相対湿度100%での水蒸気吸着特性、科学と工業、80(3)、107-112 (2006).

  15. 岩﨑 訓、安部郁夫、コットン繊維廃棄物からの活性炭の製造と4-ノニルフェノール吸着特性、科学と工業、81(9)、470-474 (2007).

  16. 岩﨑 訓、長谷川貴洋、吉仲賢晴、福原知子、長谷川美亜、木村照夫、安部郁夫、わた状ポリエステル繊維を原料にした活性炭の製造と水中の4-ノニルフェノール吸着除去への適用、炭素、2009[No.239]、141-145.

  17. 森田実幸、 エレクトロクロミズム性導電性高分子と疑似光応答性固体電解質を併用した情報多重記録、科学と工業、 85(3)、93-98 (2011).

  18. 森田実幸、 ポリピロール/アセチルセルロース複合膜の溶質分離制御、 膜、 37(1)、 46-52 (2012).

  19. 岩﨑 訓, 長谷川貴洋, 福原知子, 丸山 純, ハロゲン化合物や有機酸塩を含浸させた木質原料の炭素化で得られる多孔性炭素材料の細孔特性, 炭素 261, 8–13 (2014).

[総解説]

1. 森田実幸、液晶表示素子用有機材料、科学と工業、748)、351-358 2000.

2. 森田実幸、石川正巳、井上弘、 有機エレクトロクロミック材料の新展開、科学と工業、748)、375-382 (2000.

3. 森田実幸、 揮発性有機塩素化合物による環境汚染とその処理技術、科学と工業、7611)、580-5872002.

4. 井上弘、石川正巳、松川公洋、大野敏信、森田実幸、千金正也、玉井聡行、森脇和之、クロミック薄膜を用いた光記録材料の研究、大阪府地域結集型共同研究事業「テラ光情報基盤技術開発」研究成果報告書、大阪府、p.383-384 (2002.

5. 森田実幸、 逆浸透膜によるジクロロメタン、クロロホルム含有廃水の高次処理、用水と廃水、 455)、49-50 2003.

6. 武田徳司、小山清、見田敬介、森田実幸、天野高男、玉井聡行、有機塩素化合物含有廃水の高度処理に関する研究、平成~14年度中小企業技術開発産学官連携促進事業成果普及発表会テキスト「環境低負荷型廃水処理技術の開発」、中小企業庁、中国経済産業局、近畿経済産業局、広島県立西部工業技術センター、大阪市立工業研究所、鳥取県産業技術センター、p.29-56 (2003.

7. 森田実幸、分離膜を用いた残留性有害物質含有排水の高次処理、地球環境2月号、126-130 2004.

8. 岩﨑 訓、活性炭の製造技術、科学と工業、7812)、593-599 2004.

9. 森田実幸、逆浸透膜による有害排水の処理、科学と工業、792)、86-93 2005.

10. 森田実幸、導電性ポリマー、プラスチックスエージ、5593-99 2009.

11. 長谷川貴洋、自動ガス吸着量測定装置を用いた細孔特性解析と活性炭への応用、科学と工業、8312)、543-548 2009.

12. 岩﨑 訓、活性炭の製造・特徴・応用、顔料、57(2)3555-3562 (2013)

【特許】

[登録]

[公開]

  1. 安部郁夫、 岩﨑 訓、 丸山 純、 山本勝志、 樹脂複合体、その製造方法、調湿材および脱臭材、 P2003-155417A. (2003年5月30日公開)

  2. 安部郁夫、 岩﨑 訓、 丸山 純、 山本勝志、 吸着材料およびその製造方法、 P2004-105854A. (2004年4月8日公開)

【著書(共著)】

1. 岩﨑 訓(分担執筆)、監修 立本英機、安部郁夫「活性炭の応用技術」、テクノシステム、東京(2000.

2. 森田実幸(分担執筆)、透過制御膜、山本隆一監修、「導電性高分子材料の開発と応用」、 122-123 2001.

3. 長谷川貴洋(分担執筆)、監修 吉田弘之「多孔質吸着材ハンドブック」、フジ・テクノシステム、東京(2005).

4. 岩﨑 訓(分担執筆)、谷田貝光克 監修、木質炭化学会 編「炭・木竹酢液の用語事典」、創森社、東京(2007).

5. 岩﨑 訓、長谷川貴洋(分担執筆)、「炭の製造と利用技術」、エヌ・ティー・エス、東京(2009).

6. 森田実幸(分担執筆)、イオン交換樹脂、大阪市立工業研究所プラスチック読本編集委員会、プラスチック技術協会、「プラスチック読本第21版」、 p.380-381、プラスチックス・エージ、東京(2015.

7. 森田実幸(分担執筆)、高分子分離膜、大阪市立工業研究所プラスチック読本編集委員会、プラスチック技術協会、「プラスチック読本第21版」、 p.382-383、プラスチックス・エージ、東京(2015.

【プレス発表・その他】

1. 繊維廃棄物を原料にした活性炭の製造と環境ホルモンの除去特性について、朝日新聞、毎日新聞、読売新聞、産経新聞、日本経済新聞、神戸新聞、神奈川新聞(2000103日)、化学工業日報(2000105日)、化学工業時報(20001015日)、日刊工業新聞(20001018日)、資源新聞(20001021日)、染色加工技術新聞(20001025日).

2. 空気賦活技術による活性炭製造について、日経産業新聞(2005831日).

3. 大阪市立工業研究所 日射遮熱材料の判定 反射率・透過率測る、塗料報知 (2009218日).

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