高効率なCO₂変換のための革新的な多孔性材料の開発

―超微細ミクロ孔カーボンによるCO₂吸着に焦点―

抄録

CO₂回収に向けて，低コストかつ高効率な吸着材の開発が求められている．なかでも，バイオマス由来多孔質カーボン材料は，細孔構造を柔軟に制御でき，かつ製造コストも低いことから，有望な材料として注目されている．本研究では，環境調和型活性化剤であるK₂CO₃を用い，スプレードライ法と炭素化を組み合わせることで，クラフトリグニン（クラフト法により得られるリグニン）由来多孔質カーボンの持続可能な合成法を提案した．K₂CO₃は，従来のKOHと比較して毒性および腐食性が低く，装置の長期使用や大規模応用に適している．さらに，CO₂吸着に有利なミクロ孔構造を形成するとともに，廃棄物管理の簡素化にも寄与する．本手法では，炭素化と活性化を一段階で同時に行うことにより，プロセスの簡略化と効率向上を実現した．得られた多孔質カーボンは，298 Kにおいて4.54 mmol/gのCO₂吸着容量を示し，KOH活性化材料と同等の性能を示した．さらに，活性化条件と細孔構造の相関解析により，超微細ミクロ孔がCO₂吸着に重要な役割を果たすことを明らかにした．本研究で対象とするCO₂吸着プロセスは，将来的なCO₂変換技術における前処理段階として重要な役割を担うものである．