エネルギー変換化学特論 旧：エネルギー変換化学

Advanced Energy Conversion Chemistry 旧：エネルギー変換化学

991KB30

13CHIAC507

工藤　昭彦

Akihiko Kudo

2024年度前期

2024 First Semester

火曜2限

Tuesday 2nd. Period

理学研究科　化学専攻

Department of Chemistry, Graduate School of Science

2.0単位

講義

Lecture

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⑧ [遠隔]オンライン授業（非同期）/ [Remote]Online (asynchronized remote)

学問的および工業的に重要な触媒化学の基礎から実際，それに関する機器分析について解説する。

前半では、固体表面反応という観点から触媒反応やそれを評価する機器分析の基礎を学ぶ。
後半では、実際の触媒反応を学ぶ。特に，21世紀のキーサイエンス・テクノロジーとして注目されているエネルギー・環境問題関連触媒や人工光合成として重要な光触媒を中心に、そのメカニズムや重要性について理解する。

原子レベルでの固-気相界面の現象や化学反応を説明できる。それに関係する機器分析の原理や得られる情報を理解し，いろいろな場面でその知識や考え方を活用できる。一方で，光触媒を含むエネルギー・環境問題関連触媒について議論することができる。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

原則として研究の支障にならないよう，非同期オンラインとします。
非同期オンライン講義の場合：
LETUS上で閲覧期間やレポート提出期限を確認してください。シラバスの授業計画はあくまでも目安で，進行状況によって変わる可能性があります。レポート課題がある場合にはLetusでアナウンスします。その場合，書籍やインターネットを活用して結構です。ただし，それらの情報源からのコピペは厳禁です。課題の提出は原則として手書きのものとします。その場合は，スキャナーで取り込むか，または写真を撮って，PDFまたはJPEGファイルにして，LETUSから提出してください。
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自分で作成したノートを中心に，参考書や配布資料を併用して勉強をしてください。ただ，他人がとったノートに頼ることは，不可です。

レポート作成について:書籍やインターネットを活用して結構です。ただし，それらの情報源からのコピペは厳禁です。

講義に関して質問がある場合には，工藤までメール（a-kudo@rs.tus.ac.jp）で問い合わせてください。

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講義ノートおよび配布されたプリントを活用すること。

到達度評価，視聴履歴，レポート，小テストなどから総合的に判断する。
未受講，レポート未提出など，受講態度が悪い場合には減点する。　
講義画像や動画を見る場合には，自分のパソコンから閲覧すること。

到達度評価　100％
ただし，小テストを行った場合には1回につき5％とし，到達度評価は（100-5x）％となる。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
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ブルーバックス「人工光合成」とは何か（講談社）

第１回：触媒とは（1）
　　　　　　触媒反応のイメージ
　　　　　　均一系・不均一系触媒反応，触媒の分類
　　　　　　触媒粒子の形態・構造（金属）
　　　　　　担持型触媒（分散度，BET表面積，スピルオーバー現象，SMSI効果）
　
　第２回：触媒とは（2）
　　　　　　触媒粒子の形態・構造（金属，酸化物，マイクロポーラス，メソポーラス）
　　　　無機触媒合成化学（理論無機化学でやった無機合成の復習）

　第３回：吸着と触媒反応の平衡論と反応速度論
　　　　　　吸着熱（吸着の不均一性），火山型序列
　　　　　　吸着平衡，Langmuirの吸着等温線，吸着熱
　　　　　　Langmuir-Hinshelwoodモデル，反応速度式，吸着の強さと反応速度式

第4回：吸着各論
　　　　　　分子（CO,O2,H2,NO）の吸着（吸着状態とIRシフト）
　　　　　　電極表面における水素吸着波

　第5回：清浄表面のキャラクタリゼーション
　　　　　　表面のクリーニング
　　　　　　表面分析，電子分光，運動エネルギーと結合エネルギー
　　　　　　LEED，Auger，HREELS，UPS，XPS，SIMS，STM，TPD

　第６回：主な工業触媒反応（１）
　　　　　　　アンモニア合成（背景，二重促進鉄触媒（化学的促進作用，構造的促進作用）

　第7回：主な工業触媒反応（２）
　　　　　　　C1ケミストリー
　　　　　　　　　　　　炭化水素合成　メタン化，フィッシャー・トロプシュ合成
　　　　　　　　　　　　カルボン酸合成　カルボニル化
　　　　　　　　　　　　アルデヒド合成　ヒドロフォルミル化
　　　　　　部分酸化反応
　　　　　　エポキシ合成
　　　　　　アルデヒド合成　ヘキスト・ワッカー反応
　　　　　　重合反応

　第8回：環境関連触媒
　　　　　　アメニティー触媒（完全酸化，抗菌，脱臭）
　　　　　　水処理触媒（COD低減，アンモニア除去，硝酸イオン除去，脱色）
　　　　　　自動車触媒（三元触媒）
　　　　　　脱硝触媒（SCR法，V2O5-TiO2触媒）
　　　　　　脱硫触媒（水素化脱硫，Co-Mo-S触媒，層状化合物，超深度脱硫）
　　　　　　環境浄化型光触媒（TiO2）

　第9回：エネルギー関連触媒（１）
　　　　　　二酸化炭素固定触媒（接触水素化，電解還元，電極触媒作用）
燃料電池（水素-酸素燃料電池　直接型メタノール燃料電池　間接型メタノール燃料電池）

　第１0回：エネルギー関連触媒（2）
　　　　　水素製造触媒（水蒸気改質），　メタン転化触媒（クリーンエネルギーとしてのメタン）

　第１1回：人工光合成

　第１2回：光触媒の基礎　
　　　　　光触媒作動原理
　　　　　水分解光触媒のケーススタディーによる計測法の習得

　第１3回：人工光合成光触媒（1）
　　　　　　水分解光触媒

　第１4回：人工光合成光触媒（2）
　　　　　　二酸化炭素還元光触媒

　第１５回：到達度試験
　　　　　　総合的に理解度を確認する。

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