• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

マイクロリアクター設計手法の構築と精密合成反応プロセスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 15J00287
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 反応工学・プロセスシステム
研究機関京都大学

研究代表者

浅野 周作  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードMicroreactor / Mixing / Polymerization / Kinetics / Nanoparticle / マイクロリアクター / 反応速度解析 / 高分子合成 / ナノ粒子合成 / 混合評価 / 3Dプリンター / CFDシミュレーション / マイクロミキサー
研究実績の概要

マイクロミキサーの設計論としては、他の研究グループからも混合評価及び設計法が提案されているが、同一物性・等量混合を前提に構築されており、開発されてきたマイクロミキサーも、同一物性・等量混合で最適化された対称形のものが大半を占める。そこで多角的に混合評価を行いつつ、より汎用的な設計法の提案を目指した。マイクロジェットミキサーに特に着目した。マイクロジェットミキサーは、市販のティーで安価に作成することができる。入口の選定が反応の選択性に大きく影響することを明らかにし、その原因を数値計算を活用して議論した。その他混合時間の測定等に基づき、設計チャートを作成することに成功した。細管から粘度の低い流体を供給することが重要であるという結論は、一般的な常識を覆すものであり、非常に意義深いものだと考えている。これらの結果は、近年創刊された英国王立化学会の学術誌に採択され、表紙で特集された。
ポリマーの合成においては、前年度まで得られた結果を用いて分子量分布の制御された製品を合成することに成功し、また粘度の測定等を行うことにより安定してマイクロリアクターで高分子合成を行うために必要な事項を整理した。これらの結果は、産業界の研究者が編集委員をすべて務める、応用研究のための学術誌に採択された。
貴金属合金ナノ粒子の合成においては、ポリオール法に着目し、マイクロリアクターならではの迅速な昇温・冷却により数秒単位で200℃での反応時間を制御することにより、前駆体の還元についての反応速度解析を行った。これにより、合金生成のための必要条件並びに詳細な機構が明らかになった。得られた知見に基づき、触媒として高活性のパラジウム・ルテニウム合金ナノ粒子を効率よく合成するためのマイクロリアクター並びにその反応条件を設計することに成功した。これらの結果は現在学術誌に投稿準備中である。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] サラゴサ大学(スペイン)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] サラゴサ大学(スペイン)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Precise analysis and control of polymerization kinetics using a micro flow reactor2017

    • 著者名/発表者名
      Asano Shusaku, Maki Taisuke, Nakayama Ryutaro, Utsunomiya Ryuji, Muranaka Yosuke, Kuboyama Toshiharu, Mae Kazuhiro
    • 雑誌名

      Chemical Engineering and Processing: Process Intensification

      巻: 119 ページ: 73-80

    • DOI

      10.1016/j.cep.2017.05.016

    • NAID

      120006715881

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design protocol of microjet mixers for achieving desirable mixing times with arbitrary flow rate ratios2017

    • 著者名/発表者名
      Asano S., Yamada S., Maki T., Muranaka Y., Mae K.
    • 雑誌名

      Reaction Chemistry & Engineering

      巻: 2 号: 6 ページ: 830-841

    • DOI

      10.1039/c7re00051k

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of Mixing Profiles for a New Micromixer Design Strategy2016

    • 著者名/発表者名
      Shusaku Asano, Taisuke Maki, and Kazuhiro Mae
    • 雑誌名

      AIChE J.

      巻: 62 号: 4 ページ: 1154-1161

    • DOI

      10.1002/aic.15082

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 流体の流量比・物性差が混合挙動に及ぼす影響の解析2017

    • 著者名/発表者名
      浅野 周作・山田悟司・牧 泰輔・前 一廣
    • 学会等名
      化学工学会82年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学(東京)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] マイクロリアクターを利用した合金ナノ粒子の生成機構解明および迅速合成2017

    • 著者名/発表者名
      浅野 周作, 牧 泰輔, Victor Sebastian, Klavs Jensen, 前 一廣
    • 学会等名
      化学工学会 第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Dispersity controlled polymer synthesis using high-resolution reaction kinetics in a microreactor2017

    • 著者名/発表者名
      S. Asano, T. Maki, R. Nakayama, Y. Muranaka, T. Kuboyama, K. Mae
    • 学会等名
      APCChE 2017 Congress
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design methodology of micro-jet mixers for various applications2017

    • 著者名/発表者名
      S. Asano, S. Yamada, T. Maki, Y. Muranaka, K. Mae
    • 学会等名
      10th World Congress of Chemical Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Block Copolymer Synthesis in a Microreactor by Precise Analysis and Design of Polymerization Kinetics2016

    • 著者名/発表者名
      S. Asano, R. Nakayama, R. Utsunomiya, T. Maki, T. Kuboyama, K. Mae
    • 学会等名
      2016 AIChE Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco(United States)
    • 年月日
      2016-11-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous synthesis of alloyed nanoparticles based on rapid heating and mixing2016

    • 著者名/発表者名
      S. Asano, T. Maki, V. Sebastian, K. Jensen, K. Mae
    • 学会等名
      Japan-Korea symposium on Materials & Interfaces
    • 発表場所
      ホテル時之栖(御殿場)
    • 年月日
      2016-11-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Direct and quantitative analysis of mixing and reaction in microchannels by inline spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      S. Asano, K. Ikeda, T. Maki, K. Mae
    • 学会等名
      IMRET14
    • 発表場所
      Beijing(China)
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 迅速混合を活用した貴金属合金ナノ粒子の合成2016

    • 著者名/発表者名
      浅野 周作・ 牧 泰輔・ Sebastian Victor・ Jensen Klavs・前 一廣
    • 学会等名
      化学工学会48回秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島)
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of Effective Microchannels using 3D-Printer Based on New Design Concept of Micromixers2015

    • 著者名/発表者名
      Shusaku Asano, Taisuke Maki, Kazuhiro Mae
    • 学会等名
      Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering
    • 発表場所
      メルボルン
    • 年月日
      2015-09-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロリアクターにおける混合速度と反応速度の関係性評価2015

    • 著者名/発表者名
      浅野周作・牧泰輔・永木愛一郎・吉田潤一・前一廣
    • 学会等名
      化学工学会第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2015-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi