Review
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【特集】現代社会を支える触媒技術
Technology in Catalysis that Supports the Modern Society
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まえがきに代えて
Introduction
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奥村 和(鳥取大学 大学院 工学研究科 化学・生物応用工学専攻 助教)
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放射光を用いた自動車用排気浄化触媒の研究
Research for Automotive Exhaust Catalysts using Synchrotron Radiation
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花木保成(日産自動車(株) 総合研究所 先端材料研究所 主任研究員)
自動車排気浄化触媒は1970 年代に登場して以来,進化し続けている。最近では,排気浄化触媒のさらなる高性能化や貴金属代替材料の研究開発を進めるうえで,反応雰囲気下での動的挙動の詳細な解析がますます重要になってきている。本稿では,自動車排気浄化触媒の進歩を簡単に振り返るとともに,最近の放射光を用いた自動車排気浄化触媒研究例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 自動車排気浄化触媒の歴史
2.1 酸化触媒および三元触媒
2.2 NOx 吸蔵還元型触媒
2.3 HC 吸着型三元触媒
2.4 ディーゼル車用システム
3. 触媒活性材料の進化
3.1 貴金属シンタリングの抑制
3.2 放射光を用いた排気浄化触媒中の貴金属の挙動解析
4. 今後の排気浄化触媒開発について
5.おわりに
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バイオマス由来ジオール製造のための触媒開発
Catalyst Development for the Production of Biomass-derived Diols
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冨重圭一(東北大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 教授)
中川善直(東北大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 助教)
バイオマスを原料として化学品を製造するためには触媒開発が必要とされる。ここでは,バイオマスに由来するグリセリンなどの化合物を選択的に水素化分解することで,1,3-プロパンジオールのような高分子原料となる直鎖状で両末端にOH 基をもったジオールが合成される。これらの反応に有効な触媒材料として,Rh やIr の金属微粒子表面をReOx酸化物クラスターで修飾した触媒を解説する。
【目次】
1. はじめに
2. グリセリンの水素化分解による1,3-プロパンジオール合成反応
3. グリセリンの水素化分解触媒の開発
4. テトラヒドロフルフリルアルコールの水素化分解反応への適用性触媒の開発
5.おわりに
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定置用PEFC 向け水素製造・精製触媒の開発
Development of Hydrogen Production and Purification Catalysts for Residential PEFC System
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宮尾敏広(山梨大学 燃料電池ナノ材料研究センター 教授)
陳 愛華(山梨大学 燃料電池ナノ材料研究センター 助教)
東山和寿(山梨大学 燃料電池ナノ材料研究センター 教授)
山下寿生(山梨大学 燃料電池ナノ材料研究センター 教授)
渡辺政廣(山梨大学 燃料電池ナノ材料研究センター 教授;センター長)
家庭用燃料電池システムの大幅なコストダウンを目指し,燃料改質器の新しいCO除去プロセス「CO選択メタン化」用触媒の開発が進められている。山梨大学で現在検討している新しいニッケル系複合酸化物触媒の構造と活性,およびそれらの触媒を用いた1kW改質器実機試験の概要を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 燃料改質器の構成
3. CO選択メタン化触媒
4. 大気圧噴霧プラズマ法によるNi-Al 酸化物系触媒のCO選択メタン化特性
5. メソポーラスNi-Al 酸化物系触媒の検討
6. 1kW 実機における試験
7.今後の課題
8.まとめ
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ケミカルズのグリーン合成に有効な酸化物担持Ru触媒
Solid Oxide-supported Ru Catalysts Effective for Green Synthesis of Chemicals
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三浦大樹(京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 博士後期課程)
和田健司(京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 准教授)
酸化セリウムあるいは酸化ジルコニウム担持Ru触媒が,ほかの酸化物担持Ru触媒と異なり,多様な選択的分子変換反応に対して特異的に高い活性を示すことを見出した。それぞれ対象とする反応に応じて触媒の調製条件や,前処理条件などを調整することにより,高い活性を示す触媒へと誘導される。これらの固体触媒は調製が容易で安定性が高く,反応終了後,容易に回収・再生利用できるなどの優れた機能を有しており,環境に調和した触媒プロセス開発の観点から興味深い。
【目次】
1. はじめに
2. Ru/CeO2触媒を用いる第三級ホモアリルアルコールからアルデヒドへのアリル基移動反応
3. カルボン酸の末端アルキンへの付加反応
4. 芳香族C-H結合の直接アリール化反応
5. 芳香族C-H結合のアルケンへの付加反応
6. おわりに
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デンドリマーを用いた金属超微粒子触媒の開発
Development of Dendrimer Encapsulated Metal Nanoparticle Catalysts
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水垣共雄(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 物質創成専攻 化学工学領域 准教授)
規則性多分岐高分子であるデンドリマーは,その特異な形状や物理的性質から触媒分野においても注目を集めている。本稿ではデンドリマーのもつナノスケールの空孔を反応場として利用した金属超微粒子の調製法とその触媒機能について,1 ナノメートル以下のサブナノクラスターを中心に述べる。
【目次】
1. はじめに
2. デンドリマー内部空孔を利用した金属超微粒子の調製
3. デンドリマー内部空孔を利用したPdナノ粒子の調製
3.1 ランダム配列GaNナノコラムによるランダムレージングの観測
3.2 そのほかの集団配列効果
4. デンドリマー内部空孔を利用したサブナノPdクラスターの調製と水素化触媒機能
5.金属コア型デンドリマー触媒
6.今後の展望
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水素化脱硫触媒の活性構造解析とその選択的な調製法の開発
Local Structure Analysis and Development of Selective Formation Method of Active Sites of Hydrodesulfurization Catalysts
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久保田岳志(島根大学 総合理工学部 物質科学科 准教授)
水素化脱硫はクリーンな燃料を製造するうえで欠かせない石油精製処理であり,このプロセスに用いられる複合硫化物触媒は工業的な面だけでなく,学術的にも非常に興味深い性質を有する。本稿では近年の水素化脱硫触媒の活性構造に関する基礎的な研究を概観し,選択的に触媒活性相を調製する手法について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. Co-Mo系硫化物触媒の活性種構造と形成機構
3. キレート剤添加によるCo(Ni)-Mo(W)系触媒における活性相の選択的形成
4. おわりに
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貴金属凝集を抑制する自動車排気浄化用触媒技術
Noble Metal Sintering Suppression Technology in Auto Exhaust Catalyst
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長井康貴((株)豊田中央研究所 触媒研究室 主任研究員)
ガソリンエンジン用の自動車排ガス触媒における主な劣化要因である貴金属の凝集について,我々の最近の成果を基に解説する。Ptとセリア(CeO2)担体との強い相互作用に基づくPt-O(酸素)-Ceアンカー効果を利用した, Pt粒成長抑制機構とPt還元挙動,ならびに粒成長したPtが再分散する現象を実時間で観測した結果について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. セリア担体上でのPt粒成長抑制機構とPt-担体相互作用
3. セリア担体上でのPt粒子の還元挙動
4. セリア担体上でのPt再分散現象
5. おわりに
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Material Report R&D
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曲がる人感赤外センサ
Flexible Infrared Sensor for Detecting Human Motion
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石田謙司(神戸大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 准教授)
堀江 聡(神戸大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 特命助教)
上田裕清(神戸大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 教授)
省エネ・安全安心・アメニティー分野においてヒト検知を目的とした赤外線センサの需要が高まっている。利用分野の拡大に従って,赤外センサに対する要求仕様も感度向上だけでなく,広視野角化,小型・薄型化,アレイ化など多様化している。本稿では,有機強誘電性薄膜にて作製した鉛フリーなフレキシブル有機赤外センサについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 有機強誘電体薄膜
3. VDF オリゴマーの焦電応答特性と赤外線センサ特性
4. フレキシブル有機赤外センサ
5. おわりに
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SERIES 先進国型情報化社会に貢献するヒューマンシグナルインターフェース
安心,安全,健康生活のためのセンサ開発(3)
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ユビキタスIT ステッキの開発
Development of a Ubiquitous IT Walking Stick
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三田地成幸(東京工科大学 コンピュータサイエンス学部 大学院バイオ・情報メディア研究科 教授)
三田地研では安心,安全,健康生活のための各種センサの開発(ヒューマンシグナルインターフェースの研究開発)を行っている。今回は,高齢者が楽しく歩行・外出に取り組める支援器具としてのユビキタスIT ステッキの開発を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ユビキタスIT ステッキの開発
2.1 仕様
2.2 原理および製作
2.3 機能評価
(1) 読み取り距離,範囲
(2) 省電力化の検討
2.4 応用
2.4.1 登山型(データダウンロードタイプ)
2.4.2 街中散策型(リアルタイム通信/情報アップデートタイプ)
3. そのほかのIT ステッキ開発
3.1 発電型IT ステッキ
3.2 交通事故防止型IT ステッキ
3.3 置忘れ防止型IT ステッキ
3.3.1 原理
(1) インターバル回路
(2) 無線通信用回路
3.3.2 置き忘れ防止機能
3.3.3 実証実験
3.3.4 機能評価
3.4 足元照明型ステッキ
4. まとめ
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海外‘Niche’ビジネスレポート
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ベトナムの化粧品市場
Cosmetics Market in Vietnam
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Global IBIS 編集部
【目次】
1. ベトナムの化粧品市場の概要
2. 化粧品市場シェアおよび位置付け
3. 模倣品販売
4. 美容サービス
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機能材料マーケットデータ
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触媒業界の市場動向
Market Trend of Catalyst Industry
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【目次】
1. 概要
2. 種類・用途
3. 市場規模途
4. 企業動向
(1) 旭化成工業
(2) パナソニックエコシステムズ
(3) アリオス
(4) 戸田工業
(5) 田中貴金属
Technology in Catalysis that Supports the Modern Society
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まえがきに代えて
Introduction
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奥村 和(鳥取大学 大学院 工学研究科 化学・生物応用工学専攻 助教)
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放射光を用いた自動車用排気浄化触媒の研究
Research for Automotive Exhaust Catalysts using Synchrotron Radiation
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花木保成(日産自動車(株) 総合研究所 先端材料研究所 主任研究員)
自動車排気浄化触媒は1970 年代に登場して以来,進化し続けている。最近では,排気浄化触媒のさらなる高性能化や貴金属代替材料の研究開発を進めるうえで,反応雰囲気下での動的挙動の詳細な解析がますます重要になってきている。本稿では,自動車排気浄化触媒の進歩を簡単に振り返るとともに,最近の放射光を用いた自動車排気浄化触媒研究例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 自動車排気浄化触媒の歴史
2.1 酸化触媒および三元触媒
2.2 NOx 吸蔵還元型触媒
2.3 HC 吸着型三元触媒
2.4 ディーゼル車用システム
3. 触媒活性材料の進化
3.1 貴金属シンタリングの抑制
3.2 放射光を用いた排気浄化触媒中の貴金属の挙動解析
4. 今後の排気浄化触媒開発について
5.おわりに
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バイオマス由来ジオール製造のための触媒開発
Catalyst Development for the Production of Biomass-derived Diols
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冨重圭一(東北大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 教授)
中川善直(東北大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 助教)
バイオマスを原料として化学品を製造するためには触媒開発が必要とされる。ここでは,バイオマスに由来するグリセリンなどの化合物を選択的に水素化分解することで,1,3-プロパンジオールのような高分子原料となる直鎖状で両末端にOH 基をもったジオールが合成される。これらの反応に有効な触媒材料として,Rh やIr の金属微粒子表面をReOx酸化物クラスターで修飾した触媒を解説する。
【目次】
1. はじめに
2. グリセリンの水素化分解による1,3-プロパンジオール合成反応
3. グリセリンの水素化分解触媒の開発
4. テトラヒドロフルフリルアルコールの水素化分解反応への適用性触媒の開発
5.おわりに
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定置用PEFC 向け水素製造・精製触媒の開発
Development of Hydrogen Production and Purification Catalysts for Residential PEFC System
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宮尾敏広(山梨大学 燃料電池ナノ材料研究センター 教授)
陳 愛華(山梨大学 燃料電池ナノ材料研究センター 助教)
東山和寿(山梨大学 燃料電池ナノ材料研究センター 教授)
山下寿生(山梨大学 燃料電池ナノ材料研究センター 教授)
渡辺政廣(山梨大学 燃料電池ナノ材料研究センター 教授;センター長)
家庭用燃料電池システムの大幅なコストダウンを目指し,燃料改質器の新しいCO除去プロセス「CO選択メタン化」用触媒の開発が進められている。山梨大学で現在検討している新しいニッケル系複合酸化物触媒の構造と活性,およびそれらの触媒を用いた1kW改質器実機試験の概要を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 燃料改質器の構成
3. CO選択メタン化触媒
4. 大気圧噴霧プラズマ法によるNi-Al 酸化物系触媒のCO選択メタン化特性
5. メソポーラスNi-Al 酸化物系触媒の検討
6. 1kW 実機における試験
7.今後の課題
8.まとめ
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ケミカルズのグリーン合成に有効な酸化物担持Ru触媒
Solid Oxide-supported Ru Catalysts Effective for Green Synthesis of Chemicals
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三浦大樹(京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 博士後期課程)
和田健司(京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 准教授)
酸化セリウムあるいは酸化ジルコニウム担持Ru触媒が,ほかの酸化物担持Ru触媒と異なり,多様な選択的分子変換反応に対して特異的に高い活性を示すことを見出した。それぞれ対象とする反応に応じて触媒の調製条件や,前処理条件などを調整することにより,高い活性を示す触媒へと誘導される。これらの固体触媒は調製が容易で安定性が高く,反応終了後,容易に回収・再生利用できるなどの優れた機能を有しており,環境に調和した触媒プロセス開発の観点から興味深い。
【目次】
1. はじめに
2. Ru/CeO2触媒を用いる第三級ホモアリルアルコールからアルデヒドへのアリル基移動反応
3. カルボン酸の末端アルキンへの付加反応
4. 芳香族C-H結合の直接アリール化反応
5. 芳香族C-H結合のアルケンへの付加反応
6. おわりに
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デンドリマーを用いた金属超微粒子触媒の開発
Development of Dendrimer Encapsulated Metal Nanoparticle Catalysts
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水垣共雄(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 物質創成専攻 化学工学領域 准教授)
規則性多分岐高分子であるデンドリマーは,その特異な形状や物理的性質から触媒分野においても注目を集めている。本稿ではデンドリマーのもつナノスケールの空孔を反応場として利用した金属超微粒子の調製法とその触媒機能について,1 ナノメートル以下のサブナノクラスターを中心に述べる。
【目次】
1. はじめに
2. デンドリマー内部空孔を利用した金属超微粒子の調製
3. デンドリマー内部空孔を利用したPdナノ粒子の調製
3.1 ランダム配列GaNナノコラムによるランダムレージングの観測
3.2 そのほかの集団配列効果
4. デンドリマー内部空孔を利用したサブナノPdクラスターの調製と水素化触媒機能
5.金属コア型デンドリマー触媒
6.今後の展望
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水素化脱硫触媒の活性構造解析とその選択的な調製法の開発
Local Structure Analysis and Development of Selective Formation Method of Active Sites of Hydrodesulfurization Catalysts
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久保田岳志(島根大学 総合理工学部 物質科学科 准教授)
水素化脱硫はクリーンな燃料を製造するうえで欠かせない石油精製処理であり,このプロセスに用いられる複合硫化物触媒は工業的な面だけでなく,学術的にも非常に興味深い性質を有する。本稿では近年の水素化脱硫触媒の活性構造に関する基礎的な研究を概観し,選択的に触媒活性相を調製する手法について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. Co-Mo系硫化物触媒の活性種構造と形成機構
3. キレート剤添加によるCo(Ni)-Mo(W)系触媒における活性相の選択的形成
4. おわりに
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貴金属凝集を抑制する自動車排気浄化用触媒技術
Noble Metal Sintering Suppression Technology in Auto Exhaust Catalyst
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長井康貴((株)豊田中央研究所 触媒研究室 主任研究員)
ガソリンエンジン用の自動車排ガス触媒における主な劣化要因である貴金属の凝集について,我々の最近の成果を基に解説する。Ptとセリア(CeO2)担体との強い相互作用に基づくPt-O(酸素)-Ceアンカー効果を利用した, Pt粒成長抑制機構とPt還元挙動,ならびに粒成長したPtが再分散する現象を実時間で観測した結果について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. セリア担体上でのPt粒成長抑制機構とPt-担体相互作用
3. セリア担体上でのPt粒子の還元挙動
4. セリア担体上でのPt再分散現象
5. おわりに
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Material Report R&D
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曲がる人感赤外センサ
Flexible Infrared Sensor for Detecting Human Motion
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石田謙司(神戸大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 准教授)
堀江 聡(神戸大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 特命助教)
上田裕清(神戸大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 教授)
省エネ・安全安心・アメニティー分野においてヒト検知を目的とした赤外線センサの需要が高まっている。利用分野の拡大に従って,赤外センサに対する要求仕様も感度向上だけでなく,広視野角化,小型・薄型化,アレイ化など多様化している。本稿では,有機強誘電性薄膜にて作製した鉛フリーなフレキシブル有機赤外センサについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 有機強誘電体薄膜
3. VDF オリゴマーの焦電応答特性と赤外線センサ特性
4. フレキシブル有機赤外センサ
5. おわりに
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SERIES 先進国型情報化社会に貢献するヒューマンシグナルインターフェース
安心,安全,健康生活のためのセンサ開発(3)
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ユビキタスIT ステッキの開発
Development of a Ubiquitous IT Walking Stick
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三田地成幸(東京工科大学 コンピュータサイエンス学部 大学院バイオ・情報メディア研究科 教授)
三田地研では安心,安全,健康生活のための各種センサの開発(ヒューマンシグナルインターフェースの研究開発)を行っている。今回は,高齢者が楽しく歩行・外出に取り組める支援器具としてのユビキタスIT ステッキの開発を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ユビキタスIT ステッキの開発
2.1 仕様
2.2 原理および製作
2.3 機能評価
(1) 読み取り距離,範囲
(2) 省電力化の検討
2.4 応用
2.4.1 登山型(データダウンロードタイプ)
2.4.2 街中散策型(リアルタイム通信/情報アップデートタイプ)
3. そのほかのIT ステッキ開発
3.1 発電型IT ステッキ
3.2 交通事故防止型IT ステッキ
3.3 置忘れ防止型IT ステッキ
3.3.1 原理
(1) インターバル回路
(2) 無線通信用回路
3.3.2 置き忘れ防止機能
3.3.3 実証実験
3.3.4 機能評価
3.4 足元照明型ステッキ
4. まとめ
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海外‘Niche’ビジネスレポート
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ベトナムの化粧品市場
Cosmetics Market in Vietnam
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Global IBIS 編集部
【目次】
1. ベトナムの化粧品市場の概要
2. 化粧品市場シェアおよび位置付け
3. 模倣品販売
4. 美容サービス
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機能材料マーケットデータ
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触媒業界の市場動向
Market Trend of Catalyst Industry
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【目次】
1. 概要
2. 種類・用途
3. 市場規模途
4. 企業動向
(1) 旭化成工業
(2) パナソニックエコシステムズ
(3) アリオス
(4) 戸田工業
(5) 田中貴金属
