2014 Fiscal Year Annual Research Report
超臨界光触媒マイクロリアクターの開発によるグリーンプロセスへの展開
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24560937
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大川原 真一 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (30282825)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下山 裕介 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (30403984)
松下 慶寿 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80240753) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超臨界流体 / 光触媒 / マイクロリアクター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超臨界流体を反応溶媒とすることで、多孔質光触媒の深部まで反応物を浸透させて反応に関与する触媒面積を飛躍的に増大させようとする本研究の目的を達成するため、透光性を有し、細孔径が6、12、100ナノメートルの3種類のシリカゲルを光触媒担体として用いた。これらに酸化チタン光触媒を担持するため、高温含浸法、従来ゾルゲル法、超臨界流体ゾルゲル法を試みた。比較対象として、活性炭粒子も用いた。粒径は全て150ミクロン程度である。担持後に各粒子の断面を元素分析したところ、超臨界流体ゾルゲル法でのみ、孔径6および12ナノメートルのシリカゲル最深部まで比較的均一にチタンを担持できることを確認した。この結果は、超臨界流体をゾルゲル法に用いることで、構造が高度に制御された多孔性光触媒を調製可能であることを示すとともに、この程度の孔径の多孔体深部まで超臨界流体が反応物を浸透させ、生成物を取り出せることを示している。
また、このように調製した光触媒を用いることに特化した反応器として、光触媒を担持したガラスビーズで充填層型反応器を構成し、水中フェノールの分解反応により、円管型あるいは環状型、無通気あるいは通気、空気あるいは酸素等の装置条件および操作条件の影響を見たところ、環状型充填層に酸素を通気することで最大の反応効率が得られること、その反応効率は粒子間間隙のサイズに対応した内径を持つ管型マイクロリアクターと同程度であることが明らかとなった。この環状反応器は、環状部のサイズを変えずに、装置をスケールアップすることが可能であり、処理量増大に有利であることも示した。
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