2021 Fiscal Year Annual Research Report
バイオエタノールを最大限に利用する光触媒的変換反応の開拓
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20K15091
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
今村 和也 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 助教 (30750624)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光触媒 / バイオエタノール / カーボンニュートラル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオエタノールは再生可能資源の代表であり，カーボンニュートラルな社会を実現するために積極的な使用が望まれる。しかしながら，バイオエタノールは燃料としての用途しかなく，有用な化合物へと変換する技術の開発が求められている。本研究では，エタノールとアルデヒドが縮合して生成するジエトキシエタンに着目し，エタノールをエトキシエタンへと選択的に変換する光触媒反応系の開発を検討した。その結果，TiO2光触媒を使用することで，エタノールをジエトキシエタンへと選択的に変換することを見出した。また，この反応は１）光触媒作用によるエタノールからアセトアルデヒドへの酸化反応，２）酸触媒作用によるエタノールとアセトアルデヒドのアセタール化によって達成されており，TiO2は光触媒と酸触媒の２つの働きをしていることを明らかにした。この反応において，I）酸素の影響，II）溶媒の影響，III）熱の影響，IV）太陽光を光源とする反応を検討し，以下の結果を得た。I)反応速度は酸素分圧に依存することを確認し，II）アセトニトリルを加えると反応速度が増加することを見出した。これは溶媒への酸素の溶解度が増加するためであると考えられる。III）温度が高いほど反応速度が増加すること，温度は主にアセタール化に影響を与えているが，光を当てながら熱を加えると劇的に反応速度が上昇することから，単純な熱反応（酸触媒反応）の加速ではないことが示唆された。IV）太陽光を光源とする実験を実施し，本反応が太陽の光と熱を利用して進行することを確認した。また，紫外線量と温度を計測し，反応速度と相関関係があることを明らかにした。
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