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マイクロ・ナノ空間内におけるリアルタイム触媒スクリーニングシステムの開発

Research Project

Project/Area Number 19651062
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Microdevices/Nanodevices
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

塚原 剛彦  Tokyo Institute of Technology, 原子炉工学研究所, 助教 (10401126)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 北森 武彦  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60214821)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Keywords(1)マイクロ化学システム / 固定化触媒 / スクリーニング / ナノ反応
Research Abstract

当該研究は、フッ素の親和力を用いたガラス壁面への触媒固定化技術を用い、マイクロ・ナノチャネル内化学反応のリアルタイム解析および触媒スクリーニングを同時に可能とするシステムを構築することを目的としている。本年度には、フッ化炭素鎖を持つシラン化剤で修飾したマイクロチャネル内に、ルイス酸触媒であるフッ化炭素鎖を持つスカンジウム錯体を含む溶液を導入して、触媒を固定化した後、100μmチャネル内にてアルドール反応を試みた。また、このチャネル内反応を、バルク均一系および不均一系(触媒固定化した粒径60μmのシリカゲルを混ぜる)と比較した。これら3つの系全てにおいて触媒濃度が同等になるように調整すると共に、収率が20%に達するまでの反応時間から、反応効率を評価した。その結果、バルク均一系における反応時間は20分であったのに対し、不均一系では7分、チャネルでは3分で同収率に到達した。すなわち、チャネル内に触媒を固定化することで、反応速度が向上することが分かった。さらに、チャネルのサイズ依存性についても検討した。この時、チャネル内での溶液滞在時間が5分となるように、流速を調整している。その結果、チャネルサイズの減少に伴って、すなわち比表面積が増大するにつれて反応速度が向上し、100μmチャネルでの収率20%から50μmチャネルでは36%まで増加することが分かった。さらに、繰り返し操作による収率への影響は見られず、再利用も可能であることを確認した。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2008 2007

All Presentation (6 results)

  • [Presentation] 拡張ナノ領域の溶液物理化学2008

    • Author(s)
      塚原剛彦
    • Organizer
      第61回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2008-09-09
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 拡張ナノ空間内におけるケト-エノール互変異性化反応に関する研究2008

    • Author(s)
      塚原剛彦, 長岡恭介, 北森武彦
    • Organizer
      第31回溶液化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      近畿大学
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 毛管蒸発を利用した拡張ナノ空間内における気液相転移現象の解析2008

    • Author(s)
      塚原剛彦, 前田拓, 馬渡和真, 火原彰秀, 北森武彦
    • Organizer
      第17回化学とマイクロ・ナノシステム研究会(CHEMINAS)
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ流体制御装置を用いた拡張ナノ空間内化学反応の解析2007

    • Author(s)
      塚原剛彦, 火原彰秀, 北森武彦
    • Organizer
      第15回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] NMR緩和測定による拡張ナノ空間内の液体ダイナミクスと空間制限効果解析2007

    • Author(s)
      塚原剛彦, 北森武彦
    • Organizer
      第46回NMR討論会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] NMR緩和を利用した拡張ナノ空間中における極性及び無極性分子の回転・並進ダイナミクス解析2007

    • Author(s)
      塚原剛彦, 北森武彦
    • Organizer
      日本分析化学会第56年会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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