環境調和型溶媒がアミンの酸化劣化に及ぼす反応場効果の検証
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20K05595
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34030:Green sustainable chemistry and environmental chemistry-related
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| Research Institution | Kanazawa University (2021-2022)
Research Institute of Innovative Technology for the Earth (2020) |
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Principal Investigator |
山田 秀尚 金沢大学, 先端科学・社会共創推進機構, 准教授 (60446408)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | ポリアミン / ジアミン / アルキルアミン / ポリエチレンイミン / モノエタノールアミン / 酸化劣化 / 一重項酸素 / 互変異性 / 酸化 / アルカノールアミン / イオン液体 / 酸化反応 / ラジカル反応 / CO2 |
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| Outline of Research at the Start |
アミン水溶液を用いたCO2回収は、発電所などの排出源に適用可能であることが実証済みの地球温暖化対策技術である。現在、水に替わる溶媒を用いることで、当該技術の省エネルギー化や環境負荷低減を目指す研究開発が盛んに行われている。省エネルギーが見込める理由の一つは、CO2とアミンとの反応に溶媒が与える反応場効果の違いにある。研究代表者は、本系での反応場効果の重要性にいち早く着目し、量子化学計算を用いて解析を行ってきた。本研究では、これをアミンの酸化反応に拡張し、「CO2回収用アミン溶液の溶媒がアミンの酸化反応に及ぼす反応場効果」を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、研究代表者が構築した二酸化炭素-アミンの反応系に対する量子化学計算モデルをアミンの酸化劣化反応に適用し、地球温暖化対策技術として期待される二酸化炭素分離回収プロセスでのアミンの酸化反応機構を解明するとともに、異なる溶媒や担持環境がもたらす反応場効果を検証する。ベンチマークとして選定したモノエタノールアミンに対し、2021年度から2022年度までに、密度汎関数法によって、酸化劣化の初期過程における反応解析を実施した。その結果、鍵となるいくつかの機構を特定するとともに、特徴的な溶媒効果を見出した。さらに、対象とするアミン種を今後の実用化が期待されるジアミンやポリエチレンイミン等のポリアミンに拡張した。当該拡張系において、二酸化炭素との反応機構を解析し、溶媒および置換基効果を精査しているところである。特に、非水溶媒系での反応の進行は、反応サイト近傍の電子状態のみならず、置換基のかさ高さなどに依存した立体効果、さらには分子量や分子間あるいは分子内相互作用に依存した分子モビリティにも影響を受けることが解明されつつある。この際、遷移状態解析、固有反応座標計算、および分子動力学シミュレーションのほか、検証実験結果との比較も実施してきた。今後、酸化過程の解析を進め、アミン分子の構造、二酸化炭素の存在、そして溶媒和が酸化劣化の反応機構や進行のしやすさに与える影響について、分子レベルでの理解を深化させる。さらに、その理解にもとづき、酸化劣化を抑制しうる有望なアミン系二酸化炭素分離回収材料の設計や分離回収プロセスの提案に展開したい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2022年度は順調に課題検討を進めたが、2020年度（コロナ禍による）の遅れが残っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画の内容に沿って、検討を進めるとともに、論文化や成果発信にも注力する。
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Report
(3 results)
Research Products
(22 results)
