2017 Fiscal Year Annual Research Report
Deoxygenation of lignocellulosic biomass and conversion to aromatic hydrocarbons with hydrogen transfer reaction
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15K21038
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
嶋田 五百里 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (40708187)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 接触分解 / 水素移行反応 / 脱酸素 / バイオオイル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、木質バイオマスを液化して得られるバイオクルードオイルからの効率的な炭化水素製造に向けて、重質油との混合接触分解における水素移行反応の活用を検討した。平成29年度は、バイオクルードオイルの中に含まれる含酸素化合物の中でも最も脱酸素が困難であることがこれまでの研究で確かめられているリグニン分解物に着目し、グアイアコールをモデル物質として用いて脱酸素反応機構の詳細を検討した。さらに、実際に木質バイオマスを加溶媒分解によって液化したバイオクルードオイルを用いた接触分解試験を行った。
グアイアコールと重質油モデル物質（パラフィン類またはナフテン類）との混合接触分解では、反応温度、接触時間、水素供与体濃度などを変更して実験するとともに、反応中間体や構造異性体を用いた反応試験を行い、反応機構の詳細を明らかにした。また、速度論的解析を行って反応機構の詳細や律速段階を解明した。結果として、メトキシフェノール類やベンゼンジオール類からフェノール類への脱酸素は速やかに進行するものの、フェノール類から単環芳香族類への脱酸素化が遅いことが確かめられた。また、450℃程度の低温処理では水としての脱酸素の選択率がほぼ100％であるが、一部の官能基（特にフェノール類）は脱酸素されずに残った。一方で、550℃程度の高温処理を施すことで全ての含酸素官能基からの脱酸素化が進行したが、COとしての脱酸素も並行して進行するために水の選択率はやや減少する結果となった。
また、実際のバイオクルードオイルを重質油モデル物質（パラフィン類）と混合して接触分解を行った結果、バイオクルードオイルに含まれる酸素の大部分を水として除去できることを確かめた。特に、触媒の水素移行反応活性を向上させることで、水として脱酸素化される割合が増加することが確かめられ、接触分解を用いた脱酸素化に向けた触媒設計指針を得ることができた。
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Research Products
(11 results)
