㹝㹝㹝㹝 特別寄稿論文 㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝㹝B

屋内空気環境改善用活性炭および活性炭複合材の開発
九州大学先導物質化学研究所 准教授 宮脇仁

孔径のマッチングが極めて重要であり、特に、低濃度の１．はじめに吸着質を取り扱う際に留意が必要である。また、HCHO建築技術の進歩によって家屋の気密性が向上するにつは極性分子であるため、活性炭表面に酸素や窒素などのれ、屋内空気汚染およびそれによる健康被害が顕在化しヘテロ元素を含む表面官能基が存在すると van der Waalsてきている。この主たる汚染源の一つに、新建材や家具力のみならず水素結合も形成されて、低濃度の HCHO にに含まれる接着剤や塗料から屋内空気に放出されるホル対しても高い吸着能が期待される。そこで、まず気相中ムアルデヒド（HCHO）がある。頭痛やめまい、呼吸器疾低濃度 HCHO の除去に有効な細孔径および表面官能基患などの症状、いわゆるシックハウス症候群を誘発するについて検討した。

HCHO などの汚染物質の除去は、住環境の改善のために試料は、酸素および窒素含有量が異なる 2 つのシリー必須である。

ズ（OG シリーズおよび FE シリーズ）の活性炭素繊維

HCHO の除去法として、多孔体への吸着による除去や（Activated carbon fiber; ACF）を用いた。ACF は粉状や金属酸化物触媒または光触媒を用いた無害化がある。し粒状活性炭に比べて比較的狭い細孔径分布を有している

かしながら、これまでの除去技術の多くは水中の比較的という特徴がある。77 K における N 2 吸着等温線を測定

高濃度 HCHO を取り除くためのものが多く、極低濃度のしたところ、用いた ACF は何れも I 型を示しミクロ孔を気相中 HCHO の効率的除去には除去材の革新的機能向大量に有していることがわかった。表１に、N 2 吸着等温上が不可欠である。また、夏場に高温多湿となる我が国

線のα S 解析によって求めた ACF 試料の細孔構造パラメ

では、除去材の開発において水蒸気の競争吸着による機ーターを示す。また、CHN 分析により求めた ACF 試料能低下も考慮する必要がある。の元素組成を表２に示す。ピッチから製造した OG シリ

本稿では、高湿度下においても高い HCHO 吸着能を有ーズ（大阪ガス株式会社製）に比べ、ポリアクリロニトする活性炭吸着材および紫外線非照射条件においても室リル（PAN）から製造した FE シリーズ（東邦テナックス

温・高湿度で HCHO を水および二酸化炭素へと酸化分解株式会社製）の酸素および窒素含有量は一桁大きな値を可能な活性炭複合材の開発に関する我々の取り組みを紹示しており、これらの元素を含んだ表面官能基量が両シ介する。

リーズで大きく異なることがわかる。
HCHO の吸着特性は、以下の手順で流通法にて 30℃で評価した。50 mg の ACF を詰めたカラムに、20 ppmv

２．高湿度下においても高い HCHO 吸着能を有HCHO ガス（N 2 バランス）を純 N 2 ガスで希釈した導入する活性炭吸着材の開発
２．１ガス（導入 HCHO 濃度 C 0 = 10 ppmv、全流量 = 100 mL/min）

多量の表面官能基を有する活性炭素繊を流通し、出口濃度（C）を JMS 社製の HCHO 分析器維 1)（Model 4160）で測定した。また、湿潤条件（相対湿度活性炭などの多孔体への分子吸着においては、比表面R.H. = 50%）の測定においては、水中をバブリングした積だけではなく対象とする分子（吸着質）のサイズと細N 2 ガスを希釈ガスとして用いた。用いた装置の模式図を19

表１ࢩ࣮ࣜࢬྡ
FE ࢩ࣮ࣜࢬOG ࢩ࣮ࣜࢬFE ࢩ࣮ࣜࢬOG ࢩ࣮ࣜࢬa඲⣽Ꮝᐜ㔞㸦cm3/g㸧0.210.30
0.39
0.220.340.53

඲ẚ⾲㠃✚
㸦m2/g㸧
670
860
10137101010
1360

ヨᩱྡFE100
FE200
FE300
OG5A
OG7A
OG15A

表２ࢩ࣮ࣜࢬྡ

用いた ACF 試料の細孔構造パラメーター

ᖹᆒ⣽Ꮝᚄ
㸦nm㸧
0.640.690.77
0.620.670.78

用いた ACF 試料の CHN 元素分析結果（wt.%）

C70.972.574.392.493.095.1

ヨᩱྡFE100
FE200
FE300
OG5AOG7A
OG15AH2.01.81.60.50.60.7

N8.44.83.30.70.80.3

O(diff.)a18.720.920.86.4
5.63.9酸素含有量 O(diff.)は次の式により算出。O(diff.) = 100 – (C + H + N)

図１

HCHO 吸着測定装置概略図と比べ、表面官能基を多く有する FE シリーズは長い破図１に示す。
図２に、乾燥条件（R.H. = 0%）および湿潤条件（R.H.

過時間を示した。例えば、ほぼ同じ細孔構造を持つにも= 50%）における各 ACF の HCHO 吸着の破過曲線を示

かか わ らず 、FE100 は OG5A より も はる か に優 れたす。まず乾燥条件についてみてみると、いずれの ACF シ

HCHO 吸着能を示した。なお、賦活処理を施していないリーズにおいても、比表面積や細孔容量が増加するにつ炭化 PAN 繊維は HCHO 吸着能を示さなかった。これら

れて逆に HCHO 吸着能が低下する傾向が見られた。これのことから、乾燥条件での HCHO 吸着除去には、適したは、賦活が進むにつれて比表面積や細孔容量が増大する

細孔径と多量の表面官能基を有した活性炭が適していると共に細孔径が大きくなり、吸着ポテンシャルの井戸がと結論付けられる。

浅くなったためと解釈される。この結果から、HCHO 分

しかしながら、優れた HCHO 吸着能を示した FE シリ子の吸着場としては、細孔径が 0.7 nm 以下のウルトラミーズは、水蒸気が共存する条件では破過時間が短くなり、クロ孔が有効であることがわかる。また、OG シリーズ

特に、乾燥条件において最も優れた HCHO 吸着能を示し

20

図２

乾燥（dry）および湿潤（wet）条件における(a) FE シリーズおよび(b) OG シリーズの HCHO 破過曲線
（30℃, C0 = 10 ppmv, 試料量 = 50 mg）

た FE100 において、最も顕著な破過時間の短縮が観察さが短いため、細孔内へ吸着・凝集した水が比較的容易にれた。一方、このような湿潤条件における HCHO 吸着能気相へと脱着でき、そのため水による HCHO の吸着阻害の低下はヘテロ元素含有量が少ない OG シリーズでは見が低減できる可能性があると考えた。

られなかった。これらの結果は、ヘテロ元素を含む表面ACNF は、電界紡糸法により調製した繊径約 800 nm の官能基が極性分子の水分子とも強く相互作用し、HCHOPAN ナノ繊維（韓国 NanoTechnics 社製）を安定化、炭化との競争吸着を引き起こしたことによると解釈される。

および水蒸気賦活処理を施すことで得た。安定化は、空また、FE シリーズに注目すると、水蒸気共存下でも比較気中で室温から 270℃まで昇温速度 0.5℃で熱処理して的高い HCHO を保持していた FE200 や FE300 は、表２行った。また、炭化は、安定化 PAN ナノ繊維を He 流通に示したように酸素含有量は FE100 と同程度であるもの

下で昇温速度 5℃/分で 600℃まで加熱し、その後 600℃の窒素含有量は比較的低い値を示しており、主に窒素含で 1 時間保持して行った。水蒸気賦活は、処理時間や温有表面官能基が高湿度雰囲気における水蒸気による度、流通ガスの相対湿度を様々に変化して行ったが、本HCHO 吸着阻害をもたらしたと考えられる。

稿では 600℃、1 時間、相対湿度 90%（He バランス）の２．２条件で賦活処理した試料の結果についてのみ示す。

浅い細孔を有する活性炭素ナノ繊維 2)

表３に、上記条件で調製した ACNF の細孔構造パラメ

前節で示したように、表面官能基は HCHO 吸着能の向ーターおよび元素組成を示す。FE シリーズと比べても、上に有効であるが、高湿度条件下での使用を考えると、

ACNF は高い窒素含有量を示し、表面官能基が豊富であ

水蒸気との競争吸着による機能低下を防ぐ方策を講じるることがわかる。

必要がある。つまり、高い HCHO 吸着選択性を有した吸着材の開発が求められる。そこで我々は、浅い細孔を有する活性炭素ナノ繊維（Activated carbon nanofiber; ACNF）の適用を試みた。図３に示すように、繊径 15〜20 μm のACF に比べ、ACNF は 1 μm 以下と繊径が細く、更に、
マイクロドメイン 3) のサイズも ACF が直径 5 nm 程度であるのに対して ACNF では 1〜2 nm と小さいため、ACNFに存在する細孔は ACF のそれよりも細孔深度が小さい

図３

太い ACF と細い ACNF に存在する細孔の概念図と予想される。このような浅い細孔では細孔内拡散距離21表３a

調製した ACNF 試料の細孔構造パラメーターおよび CHN 元素分析結果（wt.%）

全比表面積

全細孔容量

平均細孔径(m2/g)(cm3/g)(nm)4580.180.78CH

NO(diff.)a68.1

1.218.012.7

酸素含有量 O(diff.)は次の式により算出。O(diff.) = 100 – (C + H + N)

HCHO 吸着特性評価は前節と同様の装置で行った。導い HCHO 吸着能を保持しており、屋内空気清浄システム（ 全流量 = 100 mL/min）
入ガスの HCHO 濃度 C 0 = 11 ppmvのフィルター膜として適用できる可能性がある。そこで、における ACNF および FE100 の HCHO 破過曲線を図４

どれほどの期間 HCHO 吸着能を維持できるかを試算しに示す。乾燥条件（R.H. = 0%）において、ACNF は FE100たところ、屋内の HCHO 濃度は通常 1 ppmv 以下であるの 2 倍以上の 10.5 時間の破過時間を示した。表３に示しことを考慮すると、10 g の ACNF を用いることで乾燥条

た と お り 、 ACNF の 全 比 表 面 積 お よ び 全 細 孔 容 量 は件では約 3 年間、湿度 50%の湿潤条件においても 1 年以FE100 に比べて小さく逆に平均細孔径は大きい値を示し上も HCHO を吸着除去できることがわかった。また、昇ていることから、ACNF の優れた HCHO 吸着能は細孔構温脱離（TPD）法による検討の結果、70℃以下では吸着造由来ではなく豊富な窒素含有表面官能基に起因するとHCHO の脱着は殆ど見られず、室温において一度吸着さ解釈できる。さて、ACNF の高湿度条件（R.H. = 50%）にれた HCHO の再脱着がないことを確認できた。更に、おける HCHO 破過曲線（赤色破線）を見てみると、乾燥250℃での熱処理によって ACNF の細孔内に吸着した条件に比べると破過時間は短くなったものの、依然高いHCHO の殆どが脱着することから、ACNF フィルターのHCHO 吸着能を有していることがわかる。水蒸気によるHCHO 吸着能の再生も可能であると考えられる。このよ阻害吸着が顕著であった FE100 と比べると、差が歴然でうに、ACNF は空気清浄フィルター用として大いに期待ある。この理由については今後更なる検討が必要であるされる材料である。

が、現在のところ、先に述べたミクロ孔の深さの違いが主たる要因であると考えている。

３．光照射なしで室温・高湿度条件においても以上示した通り、ACNF は高湿度雰囲気においても高HCHO を無害化除去可能な活性炭複合材の開発 4,5)

10080

HCHO を除去するには、前節までに紹介したような多FE100 wet

C/C0 (%)

孔体による吸着法のみならず触媒を用いた酸化分解も可60能である。しかしながら、TiO 2 に代表される光触媒の利用は、紫外線照射が有害なオゾンを生成するリスクがあ40

ACNF dry

るため屋内 HCHO 除去には向かない。一方、酸化マンガ

20

FE100dry

ACNF wet

26ン（MnOx）は室温で紫外線照射なしでも HCHO を水と二酸化炭素へ酸化分解できるという報告 6) がある。しか004810121416しながら、図５に示すように低 HCHO 濃度においてはTime (h)図４MnOx 単独 の HCHO 除去 能はあまり高 くなく、 屋内

ACNF および FE100 の乾燥（dry）およびHCHO 除去に用いるには性能向上が不可欠である。

湿潤（wet）条件における HCHO 破過曲線

そこで我々は、前節で示した高い HCHO 吸着能を有す（30℃, C0 = 11 ppmv, 試料量 = 50 mg）

22

MnOx ナノ粒子を担持することで、低濃度気相 HCHO の100

MnOx への接触効率の飛躍的な向上が期待できる。目的

MnO2

C/C0 (%)

80とする材料のコンセプト図を図６に示す。

MnO複合材は、まず ACNF と酢酸マンガン‐エタノール溶60液を室温にて 1 日攪拌し、その後 80℃で乾燥した後、Mn3O440380℃にて空気雰囲気で 10 分間熱処理して調製した。こMnO

こで、酢酸マンガンと ACNF の仕込み比率は、MnO 2 換

20算で 0.5〜20 wt.%とした。また、比較試料として、MnOxの担体を ACNF の代わりに FE100 または FE300 とした

000.5

11.5

22.53

試料も同様の手順で調製した。

Time (h)図７に、未担持 ACNF と調製した MnOx 担持 ACNF 複
図５

MnOx の紫外線非照射・乾燥条件における合材の走査型電子顕微鏡（SEM）像を示す。MnOx 担持HCHO 破過曲線処理により微小な粒子が ACNF 上に見られた。また、X（30℃, C0 = 10 ppmv, 試料量 = 1 g）

線回折（XRD）測定の結果、担持量が 5 wt.%以下の場合は担持 MnOx は Mn 3 O 4 であり、担持量が 20 wt.%ではこれに加えて MnO も共存していることがわかった。なお、担体に FE100 または FE300 を用いた際にも同様の結果が得られた。更に、XRD プロファイルを Scherrer の式を用いて解析した結果、ACNF 上に担持された MnOx 粒子の平均粒径は、担持量 5 wt.%では 7.5 nm、担持量 20 wt.%
図６

MnOx 担持 ACNF 複合材による HCHO のでは 8.1 nm であった。77 K における N 2 吸着等温線のα高効率触媒酸化分解プロセスの概念図

S 解析によって求めた細孔構造パラメーターを表４に示す。いずれの担体を用いた場合も、MnOx 担持量が増加
る ACNF と HCHO 酸化分解能を有する MnOx の複合化するに連れて比表面積や細孔容量の減少が見られ、このにより、紫外線非照射・室温・高湿度条件においても高ことは担持 MnOx ナノ粒子が細孔の一部を塞栓したこと

い HCHO 無害化除去能を有する複合材の開発を試みた。

を示唆している。

高密度で HCHO を吸着可能な ACNF のミクロ孔付近に

表４

HCHO 除去テストは 50 mg の試料を用いて 30℃で行

未担持 ACNF および MnOx 担持 ACNF 複合材の細孔構造パラメーター

ᢸయACNF

FE100

FE300
図７MnOx ᢸᣢ㔞඲ẚ⾲㠃✚඲⣽Ꮝᐜ㔞㸦m2/g㸧
㸦wt.%㸧
㸦cm3/g㸧
0487
0.18
0.5
477
0.15
1451
0.13
5255
0.10
20
162
0.04
0557
0.17
0.5
513
0.14
1484
0.13
5495
0.19
20354
0.12
0777
0.450.5
755
0.42
1740
0.40
5641 担持 ACNF 複合体の0.42SEM 像(a) 未担持ACNF および(b) MnOx
20218
0.0623ᖹᆒ⣽Ꮝᚄ㸦nm㸧
0.74
0.63
0.58
0.78
0.49
0.610.55
0.54
0.77
0.68
1.16
1.111.08
1.310.55

図７(a) 未担持 ACNF および(b) MnOx 担持 ACNF 複合材の SEM 像

っ た 。 HCHO 濃 度 10 ppmv の 導 入 ガ ス は 、 20 ppmv

MnOx 担持により大きな HCHO 破過時間の延伸が観察さ

HCHO/N 2 ガスを HCHO/N 2 : N 2 : O 2 = 5 : 4 : 1 で混合すれ、例えば、担持量が 5 wt.%では、未担持 ACNF の約 2ることで調整した。なお、全流量は 100 mL/min とした。

倍に相当する 12.5 時間の破過時間を示した。MnOx 担持

破過時間は、出口 HCHO 濃度（C）が 0.5 ppmv、つまり量を 20 wt.%へと増加すると破過時間は 11.1 時間と短縮

導入ガス中 HCHO 濃度（C 0 ）の 0.05%となった時間とししたが、未担持 ACNF と比べると依然優れた HCHO 除て求めた。

去特性を有することがわかった。担持量 20 wt.%におけ

図８に、乾燥条件（R.H. = 0%）での結果を示す。まず、る HCHO 除去能の低下は、担持 MnOx ナノ粒子によるMnOx 未担持の場合について見てみると、FE100 や FE300

ACNF のミクロ孔塞栓が要因であると考えられ、マイルと比べて繊径が小さい ACNF が比表面積や細孔容量が小ドな再賦活処理により HCHO 除去能の改善が期待されさいにも関わらず長い破過時間を示した。この傾向は、る。また、MnOx 担持による HCHO 破過時間の延伸は担先に示した結果と一致しているが、その値は図２や図４体に FE100 を用いた際にも見られたが、ACNF 程の改善で示したものとはかなり異なっていた。この要因についは見られなかった。一方、FE300 を担体とした場合は、ては検討が不十分で今後更なる研究が必要であるが、本担持量 5 wt.%の時以外では HCHO 除去能改善は殆ど見実験においては導入ガスに酸素が共存しており、このこられなかった。とが HCHO 吸着能低下の一因である可能性がある。次に、高湿度下における HCHO 除去特性の低下は、MnOx 担

MnOx 担持による影響を見てみる。ACNF においては持ありなしに関わらず全ての試料において見られた（図９）。特に、FE100 や FE300 を担体とした場合は、MnOx

Breakthrough time (h)14

担持量に関わらず破過時間は 1 時間以内であった。しか12

ACNFしながら、ACNF を担体として用いた場合は、相対湿度1090%という非常な高湿度においてさえも HCHO 除去能を8高いレベルで保持しており、特に、MnOx 担持量が 5 wt.%
FE1006のときは 10 時間以上の破過時間を示した。なお、担体な

4しの MnOx のみ（MnO、MnO 2 、Mn 2 O 3 、または Mn 3 O 4 ）20FE30000.5

15を同測定条件で評価したところ、破過時間は乾燥条件でも 1 時間以内、相対湿度 90%では 30 分以内であり、炭20素多孔体との複合化の有効性が確認できた。

MnOx deposition amount (wt.%)
図８

次に、ACNF と MnOx の複合化による HCHO 除去能向紫外線非照射・乾燥条件における HCHO上のメカニズムを解明するために、出口ガスの組成分析

破過時間の MnOx 担持量依存性（30℃, C0 = 10 ppmv, 試料量 = 50 mg）を行った。ここで用いた試料は、未担持 ACNF、MnOx 20
24

MnOx(20)@ACNF では、導入ガス流通開始後 2.5 時間が12

Breakthrough time (h)経過してから CO 2 が検出されるようになった。その後、10ACNF

8ppmv に達した後減少に転じ、10 時間後に検出限界以下6となった。また、未担持 ACNF と同様に HCHO 検出まで4に 1〜1.5 時間の誘導時間が観察された。無孔性石英ウールを担体とした際に誘導時間が観察されなかったことか

2FE1000

図９

出口ガス中 CO 2 濃度は増加して 4 時間経過後に約 50

00.5

1FE300ら、ACNF や MnOx(20)@ACNF で見られた誘導時間にお20いて、HCHO はまず ACNF のミクロ孔に吸着しているこ

5MnOx deposition amount (wt.%)とがわかる。これらのことから、MnOx 担持 ACNF にお

紫外線非照射・高湿度条件（R.H. = 90%）

ける HCHO 除去過程は、（1）ACNF ミクロ孔への吸着、における HCHO 破過時間の MnOx 担持量および（2）担持 MnOx 触媒による酸化分解、の二段階で依存性進むと結論付けた。また、図１０に示した（30℃, C0 = 10 ppmv, 試料量 = 50 mg）

MnOx(20)@ACNF の HCHO および CO 2 濃度の時間変化

wt.%担持 ACNF（MnOx(20)@ACNF）、および MnOx 20曲線から、生成 CO 2 量は除去 HCHO 量の約 51%と算出

wt.% 担 持 石 英 ウ ー ル （ MnOx(20)@Qz ） で あ る 。

された。HCHO が MnOx ナノ粒子により上記の反応式にMnOx(20)@Qz は、 無 孔性 石英 ウ ール を 担体 と して 、従って酸化分解されたとすると、化学量論的には消費MnOx(20)@ACNF と同様の MnOx 担持法により調製した。 HCHO と等モル量の CO 2 が生成するはずである。このこまた、メカニズム解明実験においては、導入ガス（全流とから、MnOx(20)@ACNF により除去された HCHO の約量 = 100 mL/min）として HCHO 濃度 140 ppmv の混合ガ

半量は HCHO としてまたは一部分解した形で ACNF にス（285 ppmv HCHO/N 2 ガスを N 2 /O 2（4:1, v/v）ガスで希吸着していると予想され、実際に破過後の釈して調整）を用い、出口ガス中の HCHO および CO 2 のMnOx(20)@ACNF 試料を TPD 分析したところ、HCHO定量は GASTEC 社製の検出管を用いて行った。

分子の脱着を確認している。

図１０に、上記の 3 種の試料を用いて乾燥条件で行っ以上の通り、ACNF 担体と MnOx触 媒 の 有 す る機能たメカニズム解明実験における出口ガス中の HCHO お複合化による HCHO 除去能向上という我々の材料開発

よび CO 2 濃度の変化を示す。未担持 ACNF の HCHO 破過曲線では、約 1.5 時間の誘導時間が見られたが、出口

160 MnOx(20)@Qz
Outlet concentration of
HCHO or CO2 (ppmv)

ガ ス 中 に CO 2 は 全 く 検 出 さ れ な か っ た 。 一 方 、
MnOx(20)@ACNF、MnOx(20)@Qz の何れにおいても CO 2

ACNF

MnOx(20)@ACNF

120が検出された。このことから、担持された MnOx ナノ粒子が次の化学式による HCHO の CO 2 および H 2 O への酸化分解反応の触媒として働いていることが確認できる。
HCHO+O 2 →CO 2 +H 2 O䕔䖃䕦: HCHO䕕䕿䕧: CO280
400MnOx(20)@Qz の場合は、導入ガス流通開始直後から CO 20が出口ガス中に検出され、その濃度は時間経過と共に徐々に減少し、約 2 時間後にゼロとなった。HCHO も当

図１０2468Time (h)1012紫外線非照射・乾燥条件における出口ガス中 HCHO および CO2 濃度の時間変化

初 か ら 検 出 さ れ 、 出 口 ガ ス 中 HCHO 濃 度 は 1.5 時 間（30℃, C0 = 140 ppmv, 試料量 = 50 mg）

以内に 導入 HCHO 濃 度で ある 140 ppmv に 達した 。

25

コンセプトの有効性を確認することができた。MnOx 担術協力推進事業「活性炭素繊維及び活性ナノ炭素繊維を持 ACNF 複合触媒は乾燥・湿潤のいずれの条件において用いた日中大都市大気保全のための迅速・継続対処技術も高い HCHO 除去能を示した。特に、MnOx 担持量が 5開発」、九州大学グローバル COE プログラム「新炭素資wt.%においては ACNF と MnOx の著しいシナジー効果源学」、科研費若手 B（22750014）および株式会社 KRI のが見られ、紫外線非照射・室温においても ACNF 単体に援助を受けて実施されました。ここに記して感謝の意を比べて約 2 倍の HCHO 除去が可能であった。この顕著な表します。

HCHO 除去能の向上は、ACNF の吸着性能と MnOx の触媒性能の単なる足し合わせでは説明できない。現在のところ、(1) 担持 MnOx ナノ粒子の触媒活性表面積の増加、

参考文献

および(2) MnOx 触媒による HCHO 酸化分解機会の増加、

1）Kyung Jin Lee, Jin Miyawaki, Nanako Shiratori, Seong-Ho

がシナジー効果の主要因と考えている。つまり、繊径がYoon, Jyongsik Jang, Toward an effective adsorbent for

太い FE100 や FE300 と比べ、繊径が約 500 nm と細い

polar pollutants: Formaldehyde adsorption by activatedACNF は相対的に外比表面積が大きく、そのため MnOxcarbon, J. Hazard. Mater., 260, 82-88 (2013).

ナノ粒子はより高分散度かつ小粒径で担持されると予想

2 ） Kyung Jin Lee, Nanako Shiratori, Gang Ho Lee, Jin

される。また、高い HCHO 吸着能を有する ACNF のミク

Miyawaki, Isao Mochida, Seong-Ho Yoon, Jyongsik Jang,

ロ孔には低濃度気相 HCHO でさえも高密度吸着される

Activated carbon nanofiber produced from electrospun

ため、ACNF に担持した MnOx 触媒近傍の局所 HCHO 濃

polyacrylonitrile度が高くなり、このため HCHO の触媒酸化分解の機会がformaldehyde adsorbent, Carbon, 48(15), 4248-4255増加すると期待される。

(2010).

nanofiberasa

highlyefficient3）Nanako Shiratori, Kyung Jin Lee, Jin Miyawaki, SeongHwa Hong, Isao Mochida, Bai An, Kiyoshi Yokogawa,４．おわりにJyongsik Jang, Seong-Ho Yoon, Pore structure analysis of
本稿では、屋内空気環境改善に向けた高性能炭素材のactivated carbon fiber by microdomain-based model,開発という我々の取り組みを紹介した。表面官能基や細Langmuir, 25(13), 7631-7637 (2009).

孔深度の制御により高湿度下においても高い HCHO 吸4 ） Jin Miyawaki, Gang-Ho Lee, Joonroung Yeh, Nanako

着能を有する活性炭吸着材を、活性炭吸着材と酸化マン

Shiratori, Takaaki Shimohara, Isao Mochida, Seong-Ho

ガン触媒との複合化により光照射なしで室温・高湿度条Yoon, Development of carbon-supported hybrid catalyst

件においても HCHO を無害化除去可能な活性炭複合材

for clean removal of formaldehyde indoors, Catal. Today,の創製に成功した。現在、更なる性能向上のために、例

185(1), 278-283 (2012).

えば、細孔深度の最適化、MnOx 触媒失活の原因解明と

5）持田勲、尹聖昊、宮脇仁、佐藤正洋、丹羽淳、松永興

防止、触媒再生、分散担持法・条件の最適化などについ哲、揮発性有害物質除去材およびその製造方法、特開て研究を進めている。

2010-274178.
6）Yoshika Sekine, Oxidative decomposition of formaldehyde
by metal oxides at room temperature, Atomos. Environ.,

謝辞

36(35), 5543-5547 (2002).
本研究の一部は、科学技術振興機構戦略的国際科学技26