2020 Fiscal Year Annual Research Report
二機能性触媒を超臨界CO2-イオン液体二相系で活用するバイオマスの選択的水素化
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19K15347
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
郭 海心 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (00828048)
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2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | バイオマス / 二機能性触媒 / 水素源 / イオン液体 / 水熱炭化 / 4成分系の気液平衡をモデル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化石資源の枯渇問題に加え，原子力発電の安全性が懸念される昨今，持続可能な社会の実現のために再生可能資源の高効率な利用が求められている。バイオマスは燃料や化学製品など幅広い用途に変換可能な有用資源である。バイオマス関連成分 (セルロース,ヘミセルロース, グルコース)は含酸素基を多く有しており、化学原料に変換する際に水素化を施す必要がある。バイオマス関連成分の触媒水素化は広く検討されている、そのほとんどは水素ガス存在下にて多段階を経た触媒調製であるため、効率を改善する余地がある。本研究では、第一年度として触媒開発、第二年度として反応系デザインを行うことでバイオマス関連成分を水素化しフラン・ラクトンとする効率的なグリーン化学プロセスを開発する。
第一年度、バイオマス関連化合物の選択的水素化を可能とする遷移金属二機能性触媒の一段階調製法を開発する。本手法では触媒調製や前処理に水素ガスを用いないものとする。
第二年度、イオン液体－超臨界CO2システムによるバイオマス反応・分離プロセスのさらなる高効率化に向け，目的合成物質をgamma-valerolactoneに選定し，反応場に混合イオン液体を適用した。イオン液体および超臨界CO2を用いてGVL合成反応を行い、反応評価を行った。実際の反応系により近い、LA、GVL、CO2およびイオン液体の4成分系の気液平衡をモデル化するため、各成分間の相互作用パラメータを実験値との相関により獲得した。獲得したパラメータを用いて、算出された4成分系の気液平衡は実験値を良好に表現することができた。
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