マイクロ波誘起プラズマを利用した液相有機合成反応

• Project/Area Number: 12875147
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 反応・分離工学
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 清水 康博 長崎大学, 大学院・生産科学研究科, 助教授 (20150518)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 兵藤 健生 (兵頭 健生) 長崎大学, 工学部, 助手 (70295096) ; 江頭 誠 長崎大学, 工学部, 教授 (60037934)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2001: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2000: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: マイクロ波誘起プラズマ / SiC焼結体 / 炭素ブロック / La_<0.8>Sr_<0.2>CoO_3 / 液相プラズマ / 有機合成反応 / エタノール / 1,1-ジエトキシエタン

Research Abstract

昨年度の研究で、イオン交換水中にSiC焼結体または炭素ブロックを入れ、これに150Wのマイクロ波を照射すると、水の沸騰と同時に、固-液界面でプラズマストリーマーが連続して発生し、その発光スペクトルの解析結果から、誘起体の種類に係わらずO、OH、H、H_α、H_βおよびH_2O^+等の活性種が生成することを明らかにした。本年度の研究で、導電率が著しく高いLa_<0.8>Sr_<0.2>CoO_3を誘起体に用いた場合にも、同様の現象が観察されることを確認した。さらに、1)641ppmのジクロロ酢酸水溶液、2)614ppmのトリクロロ酢酸水溶液、3)283ppmフェノール水溶液および4)1010ppmのジエチレングリコールモノエチルエーテル水溶液中で、これらの誘起体を用いてプラズマを連続して発生させ、水溶液中に新たに生成する有機成分の種類と濃度の経時変化を測定した。その結果、1)と2)の試料溶液の場合には、プラズマを発生させてから約10後にクロロホルム、ジクロロメタンおよびクロロメタンの生成量が極大値を示した後、時間の経過ととも減少した。なお、これらの水溶液中のジクロロ酢酸およびトリクロロ酢酸量もプラズマ発生時間の経過とともに減少した。3)の試料溶液の場合には、新しい有機成分の生成は確認されず、フェノールの経時的な減少のみが観察された。4)の試料溶液の場合には、プラズマを発生させてから約10後に、ギ酸1,2-エタンジオールおよび1-エトキシ-2-プロパノールの生成量が極大値を示した後、時間の経過ととも減少した。さらに、ジエチレングリコールモノエチルエーテル量自体もプラズマ発生時間の経過とともに減少した。
昨年度の研究で、エタノールを用いた場合には、より高分子量の1,1-ジエトキシエタン等が生成したので、水溶液中でのマイクロ波誘起プラズマにより重合反応が進行するかどうかは、原料の有機物の種類に依存することがわかった。また、SiC焼結体と炭素ブロックを用いた場合には、誘起体自体のプラズマ分解によって多量のC0_2が発生した。したがって、水溶液中でのプラズマの応用を検討する場合、本研究で用いた3種類の誘起体の中では、La_<0.8>Sr_<0.2>CoO_3が最も適していることがわかった。