二次元金属酸化物ナノシートは，高比表面積や表面酸特性などの特徴を有し，固体酸触媒や光触媒などの分野で注目を集めている。ナノシートは一般にはトップダウン的な手法，いわゆる層状化合物からの"剝離法"により得られるが，ナノシートの破砕や再凝集が起こるなどの欠点があり，また高温 · 長時間の焼成や2D結晶層の剝離処理を必要とし，量産化のためには簡易な合成手法の開発が望まれている。本研究では界面活性剤を用い，金属アルコキシドの加水分解 · 重縮合反応によるボトムアップ法により，多層チタン酸ナノシートおよび単層ニオブ酸ナノシートを開発した。本手法により得られる金属酸化物ナノシートの形成プロセスや，界面活性剤による表面修飾効果を明らかとした。また，有機色素の光分解や水の光分解による水素生成に応用し，ナノシート材料と異種2Dナノシート（酸化グラフェンやMoS₂）との複合化による効果的な触媒機能を発現させた。さらに，これらナノシートを積層することにより得られる積層型ナノシート膜が，水中で安定かつアニオン性色素や塩に対して高い分離機能を有し，分離膜として機能することを見出した。

軽油に含まれる硫黄化合物，特に4,6-ジメチルジベンゾチオフェンに代表される難脱硫硫黄化合物に対して，化学賦活や水蒸気賦活を行った活性炭に選択的な吸着性能があることが知られている。また，吸着操作で破過した活性炭をベンゼンやトルエンのように芳香族性の高い溶媒で洗浄することで，吸着能力を再生することができるということが確認されている。本論文では，活性炭が持つこの吸着特性を用いた安価で簡易な新規プロセスを提案した。この提案したプロセスは，発展途上国で近年導入が検討され，経済性の理由で断念されている10 wtppmの軽油中硫黄濃度規制の適用時に最も優位性があり，多くの工程量を要する従来の水素化脱硫装置の改造と比較して，高い実用性 · 経済性があることを確認した。

再生可能エネルギーの有効活用を目指して，長期貯蔵ならびに大量運搬のため，液体有機ハイドライドは水素キャリアとして注目されている。本稿では，メチルシクロヘキサン（MCH）による水素の貯蔵 · 放出システムに着目し，MCH脱水素反応／トルエン（TOL）水素化反応を繰り返し行った際の触媒活性ならびに副生成物蓄積への影響を検討した。MCH脱水素反応／TOL水素化反応はPt脱水素触媒とNi水素化触媒を用いて，10回繰り返された。どの工程においてもTOL転化率は97 %を超えたが，MCH転化率は繰り返し使用に伴い90 %から84 %まで減少した。副生成物の濃度が繰り返し中に0.7～0.9 %の範囲で推移した。副生成物として70種類以上の生成物が同定され，副反応の種類によって脱メチル化物，開環物，5員環または6員環化合物を形成する異性化物，二量化物，および多環式化合物など6種類に分類した。10回繰り返し試験後，脱メチル化物が最も多いことが分かった。

Changes in asphaltene content in heavy oils after thermal visbreaking at different cracking temperatures and reaction times were studied by various techniques, including elemental analysis, X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy. The yield of asphaltene decreased at the beginning of thermal visbreaking, but further increased with deep thermal visbreaking. The aromaticity of asphaltene increased with higher cracking severity. In addition, the effect of asphaltene on viscosity was investigated before and after thermal visbreaking. There was a close relationship between asphaltene content and viscosity, and the viscosity increased dramatically with higher asphaltene content. The viscosities were also different at the same asphaltene content due to the differences in chemical composition and macrostructure of the asphaltene molecules. Therefore, both the contents and structures of asphaltene had significant influences on the viscosity of heavy oils. However, the changes in the content and structure of asphaltene were not major causes for the decrease in viscosity after thermal visbreaking.

本研究では，膜分離および蒸留と膜分離のハイブリッドプロセスのエネルギー消費量を評価した。フィード中のプロピレン組成は，30，60，90，98 mol%とし，製品規格としてプロピレン組成は99.5 mol%，回収率99.5 %以上とした。膜分離においては，1段膜および2段膜を対象にエネルギー消費量を評価した。次に，膜1段と蒸留塔1塔で構成されたハイブリッドプロセスを対象に，エネルギー消費量を評価した。各プロセスのエネルギー消費量の計算結果を比較することで，適切な分離プロセスを議論した。フィード中のプロピレン組成が30 mol%の場合は，混合物を膜で分離した後に蒸留塔に供給する構成のハイブリッドプロセスが適していた。フィード中のプロピレン組成が60，90，98 mol%の場合は，ハイブリッドプロセスだけでなく膜分離でも，蒸留単独でのプロセスと比べ高い省エネルギー性が得られることを明らかにした。