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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Woody-Biomass Utilization Process Using Multi-tasking Ionic Liquids as Solvents

Research Project

Project/Area Number 18K04827
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

柿部 剛史  兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (00633728)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywordsイオン液体 / セルロース / バイオマス / 置換基修飾反応
Outline of Annual Research Achievements

本研究ではセルロース系バイオマスの高度利用を目指し,セルロース溶媒としてのイオンと,官能基修飾反応触媒としてのイオンという役割の異なるイオンからなる多成分イオン液体を構築・組成調整し,温和な条件下でセルロース誘導体を合成した.
セルロース溶媒として高いセルロース溶解性を示す亜リン酸アニオンを有するイオン液体に,同一カチオンで酢酸アニオンを有するイオン液体を混合した多アニオンの混合イオン液体を調製し,セルロース溶解量の変化を調査した.それぞれ単独アニオンからなるイオン液体のセルロース溶解性は水素結合受容性(β値)と正の相関を示した.混合系のβ値はアニオン組成比に対して直線的に変化した一方で,そのセルロース溶解性は特定の混合組成で極大値を示した.NMR測定から2種類のアニオン間で強い水素結合を形成していることが示され,水素結合により複合化したアニオンが協奏的にセルロースに配位したことで溶解性が向上したと考えられる.一方で,β値と異なり,組成比間での水素結合供与性(α値)はセルロース溶解量と正の相関を示した.NMR測定からも複合化したアニオン群がカチオンと水素結合の形成が示唆され,単独カチオン,およびアニオンからなるイオン液体とは異なるセルロース溶解挙動を示すことが明らかとなった.
複数のイオンからなる混合イオン液体とすることで新たなセルロース溶解挙動を見いだし,役割の異なるイオン構造を最適な組合せ・イオン組成比で混合する上で重要な知見を得ることができた.イオン間の相互作用(水素結合の形成)により協奏的に水素結合を形成することが示され,セルロース溶媒として眺めると溶解量を向上できたものの,反応溶媒としては誘導体合成の反応性を低下させることが示唆された.イオン同士の相互作用を制御した組合わせを設計するための構造設計指針を得ることができた.

  • Research Products

    (9 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 親水性イオン液体の活性炭による精製条件の検討2021

    • Author(s)
      柿部 剛史, 外 駿輔,山本 拓司, 松田 聡, 岸 肇
    • Journal Title

      分析化学

      Volume: 70(1-2) Pages: 59-64

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synergistic effect of phase structures and in situ sintering of silver fillers on thermal conductivity of epoxy/polyethersulphone/silver filler composites2021

    • Author(s)
      H. Kishi*, T. Saruwatari, T. Mototsuka, S. Tanaka, T. Kakibe, S.Matsuda
    • Journal Title

      Polymer

      Volume: 223 Pages: 123726

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2021.123726

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分岐鎖を有するイオン液体のLiイオン伝導体としての特性と評価2020

    • Author(s)
      ○柿部 剛史、大畑 俊貴、本多 礼於那、中村 龍哉、岸 肇
    • Organizer
      電気化学会第87回大会
  • [Presentation] イオン液体を溶媒兼触媒として利用したエポキシ化セルロースの合成と評価2020

    • Author(s)
      〇桂誠治、柿部剛史、松田聡、岸肇
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
  • [Presentation] 分岐鎖構造を導入したイオン液体電解質の作製と評価2020

    • Author(s)
      〇大畑俊貴、本多礼於那、中村龍哉、柿部剛史、岸肇
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
  • [Presentation] イオン液体混合によるセルロース溶解性とアセチル化反応の影響2020

    • Author(s)
      ○柿部剛史, 岩田隆志, 松田聡, 岸肇
    • Organizer
      日本接着学会第58回年次大会
  • [Presentation] 効率的なイオン液体精製条件の探索2020

    • Author(s)
      ○柿部剛史、外駿輔、山本拓司、松田聡、岸肇
    • Organizer
      兵庫県立大学 知の交流シンポジウム 2020
    • Invited
  • [Presentation] Li塩添加イオン液体電解質の粘度とイオン液体構造の関係2020

    • Author(s)
      〇大畑俊貴、柿部剛史、松田聡、岸肇
    • Organizer
      日本接着学会第16回関西支部若手の会
  • [Presentation] イオン液体水溶液中でのグリシジルエーテルセルロースの合成と評価2020

    • Author(s)
      〇桂誠治、柿部剛史、松田聡、岸肇
    • Organizer
      2020年 繊維学会秋季研究発表会

URL: 

Published: 2021-12-27  

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