2016 Fiscal Year Annual Research Report
Depolymerization of cellulose materials using heterogeneous catalysts under hydrothermal conditions
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15K21378
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
田口 実 中央大学, 理工学部, 助教 (00455859)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | バイオマス / ケミカルリサイクル / 酸化セリウム / ナノ結晶 / 不均一触媒 / 水熱反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高温高圧用撹拌型反応器を使用して、金属酸化物（固体不均一）触媒存在下でセルロース（ろ紙）の加水分解を実施した。ろ紙は、180℃以上で分解が開始され、反応温度上昇とともに重合度は低くなり、240℃では低分子領域（重合度20程度）まで分解する。また、24h以内の反応では、大きな変化は観測されなかった。反応後の炭素収率を基準とすると、220℃-2hが最も高い収率を示した。240℃では、重合度は最低になるが、炭素収率も下がる。これは、生成物のガス化あるいは炭化（不溶性の固体残渣が得られる）が起こっていることが示唆される。この条件において触媒反応を実施したところZnO及びリンモリブデン酸を触媒として利用した場合、無触媒下よりも、加水分解が進行し生成物（グルコースやオリゴ糖）が多いことが明らかになった。しかしながら、多彩な条件（温度、時間、回転速度、触媒）を試験したが劇的な変化は見られなかったため、このセルロース試験を切り替え、廃棄プラスチックの解重合反応を試みた。
同様の実験操作でろ紙をプラスチック（ポリカーボネート）に変更し、不均一触媒を添加して会重合反応を試みたところ、CeO2（バルク結晶）を利用すると、未反応PC試料含め固体残渣は見られなかった。そして、生成物モノマー成分であるビスフェノールAが確認できた。この結果、CeO2の触媒効果が確認できた。CeO2ナノ結晶を利用すると、バルク結晶と比較して、低触媒量、短時間、低温で解重合が完了した。この時の、モノマー収率は約90%であり、その過分解はほぼ起こさない。結晶子径から算出した比表面積は、ナノ結晶のほうがバルク結晶よりも約10倍大きい。固体触媒反応が、主にその表面で起こることを考えると、この結果は表面積の違いから引き起こされていると示唆される。
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Research Products
(27 results)
