| 研究課題/領域番号 |
19K05136
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
中坂 佑太 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30629548)
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| 研究分担者 |
増田 隆夫 北海道大学, 工学研究院, 特任教授 (20165715)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 化学工学 / 反応工学 / 拡散 / ゼオライト / 超臨界流体 / 液相 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者らがこれまでに開発した気相、液相、超臨界流体中での多孔質材料細孔内拡散係数測定法を駆使しすることにより、これまでに報告例がほとんどないヘテロ原子を分子構造中に持つ炭化水素のゼオライト結晶内拡散機構解明ならびにその体系化に挑む。さらに、モデル反応としてバイオマス構成ユニット類似の含酸素有機化合物を用いた反応の反応速度解析を実施し、拡散速度の情報に基づくヘテロ原子を持つ炭化水素が関わる反応の触媒設計指針を得る。
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| 研究成果の概要 |
定容法を用いて分子構造内にヘテロ原子を含む炭化水素を対象にMFI型およびY型ゼオライト結晶内拡散係数を液相、亜臨界・超臨界流体中で実測した．OH基を有するフェノール類はゼオライトの酸点に吸着しやすいため、MFI型ゼオライトの細孔内ではトルエンに比べて拡散係数が低下した．Y型ゼオライトの細孔は、フェノール分子径よりも大きい空間を有するため、その拡散係数は共存する溶媒種に影響を受けることがわかった．また，モデル反応にMFI型ゼオライトを用いたp-プロピルフェノールからのフェノール合成を選定し、反応速度論解析を行った。フェノール類の拡散速度が反応速度に強く影響することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
バイオマス資源や重質油等の資源の有効利用には触媒反応プロセスが必須であり、触媒反応プロセスの設計には、触媒内での物質移動現象に関わる情報が不可欠である。本研究は、これまでに報告例の少ない分子構造中にヘテロ原子を有する炭化水素を対象にMFI型およびY型ゼオライト結晶内拡散係数を独自に開発している液相、亜臨界・超臨界流体中における測定方法で実測し、拡散機構に関わる知見を得ることに成功した。本研究の成果はミクロ細孔内の物質移動現象の体系化、資源活用プロセス設計の両面で寄与できると期待される。
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