エネルギー変換化学のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
エネルギー変換化学 科目番号
Course number
13CHIAC507
科目名称(英語)
Course title(English)
Energy Conversion Chemistry
授業名称
Class name
エネルギー変換化学
教員名 工藤 昭彦
Instructor
開講年度学期 2022年度 前期
Year/Semester
曜日時限 火曜2限
Class hours
開講学科
Department
理学研究科 化学専攻
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
2.0 授業の主な実施形態
Main class format
原則として対面授業/On-site class

コロナの感染状況などに応じて,オンライン授業(非同期)/Online (asynchronized remote)を併用,または移行する可能性もあります。 
概要
Descriptions
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。
目的
Objectives
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。
到達目標
Outcomes
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。
履修上の注意
Course notes prerequisites
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。レポート作成については,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。
講義動画を許可なくダウンロード,録画,写真撮影することは厳禁です。著作権に抵触する恐れがあります。
自分で作成したノートを中心に,教科書・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。
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
- 小テストの実施
Quiz type test
-
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
- 反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
講義ノートおよび配布されたプリントを活用すること。
成績評価方法
Performance grading
policy
到達度評価,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。

レポート,小テスト  20%
到達度試験 80%
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・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
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
ブルーバックス「人工光合成」とは何か(講談社)
「触媒化学」朝倉書店,上松・中村・内藤・三浦・工藤 共著
授業計画
Class plan
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:オンライン演習
      総合的に理解度を確認する。
      
教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
-
教育用ソフトウェア
Educational software
Zoom
備考
Remarks
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