| Project/Area Number |
22K05932
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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 41050:Environmental agriculture-related
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| Research Institution | Tohoku University (2023)
Kyoto University (2022) |
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Principal Investigator |
QU CHEN (曲 ちん) 東北大学, 材料科学高等研究所, 特任准教授 (60817120)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | Metal-Organic-Framework / バイオマス / リグニン / セルローズ / 木質バイオマス / 多孔性金属錯体(MOF) / 熱分解 / マイクロ波加熱 |
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| Outline of Research at the Start |
木質バイオマスの全成分利用はバイオマス研究における難題の一つであり、実用可能な技術はまだ報告されていない。本研究の目的は、Cu-Zr@MOFを始め、様々な多孔性金属錯体(MOF)触媒向けに改良し、リグニンを分解し、続いて、ヘミセルロース、セルローズを酸化反応、酵素糖化反応で分解する。最終的に木質バイオマス成分の全体に利用することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究内容：バイオマスから、経済性の良いかつ高効率にバイオケミカル生成が可能な触媒の開発がとても重要である。1．昨年度、申請者はZrとCuイオンを含むMOF-818をマイクロ加熱で合成した。今年度は、通常加熱(Oven heating)とマイクロ加熱を用いてMOF-818合成への影響を比較した。加熱手法の違いによって、合成されたMOF-818触媒の物性の違いをSEM測定およびXPSで評価した。マイクロ加熱によって、合成時間を短縮し、結晶化度の低下および粒子のナノスケールを調製できることが分かった。ナノスケールのMOF-818触媒が空洞構造内部の金属アクティブサイトだけではなく、MOF-818表面の金属アクティブサイトにも効率的に働くことにより、バイオマスのポリマー成分の分解を実現することができると推定される。2．マイクロ加熱で合成したMOF-818触媒を用いて、リグニンのbeta-O-4モデル化合物の分解実験及び微結晶結合のセルローズAvicelの分解実験を行った。MOF-818を用いて、リグニンおよびセルローズの分解ルートを推定した。リグニンの生成物から酸化生成物と還元生成物が同時に検出された。マイクロ加熱と金属触媒の相乗効果によって、低温条件で熱分解現象が発生した可能性がある。また、木粉の中の多糖類には水酸基がたくさん含まれ、還元剤として働く可能性もある。3．今までの分解実験はアルカリ条件で行ったが、触媒を用いて超臨界水、亜臨界水で木質バイオマスの分解実験も試みた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
MOF-818触媒の触媒構造解析による、MOF触媒によるバイオマス分解の機構も解明しつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、木粉のほか、農業廃棄物、林業廃棄物などを利用して、分解実験を行う予定である。
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