| 研究課題/領域番号 |
20K05208
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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 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
谷屋 啓太 神戸大学, 工学研究科, 助教 (30632822)
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| 研究分担者 |
西山 覚 神戸大学, 工学研究科, 教授 (00156126)
市橋 祐一 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20362759)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022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)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | マイクロ流動層 / 固体触媒 / Baeyer-Villiger酸化 / 不均一触媒 / Bayer-Villiger酸化 / BEAゼオライト / マイクロリアクター / 周期変動操作 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
固体触媒は分離・回収に優れ工業的に広く使用されているが、反応を進行する活性点が複数形成され、目的反応だけで無く副反応も同時に進行するケースが多い。本研究では、原料の2成分を交互供給する周期変動操作をマイクロリアクターで実施することで、原料の2成分と触媒の共存時間をマイクロスケールで能動的に操作し、副反応を抑制する理想的な反応場を構築し、固体触媒の触媒反応の効果を最大化することを目的としている。
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| 研究成果の概要 |
固体触媒には複数種の活性点が共存しており、目的反応だけでなく副反応が同時に進行する。目的反応の活性は維持したまま、副反応のみを抑制する反応操作の確立を目指して、本研究では周期変動操作を伴うマイクロ流動層反応器について評価した。Bayer-Villiger(BV)酸化反応に用いるベータゼオライト触媒とアセトニトリル溶媒により、定常操作および周期変動操作でも触媒を流動化することに成功した。また、反応器の流動特性は連続槽型反応器に類似していた。周期変動操作をBV酸化に適応することで、目的生成物の選択率が向上した。周期変動操作により副反応を抑制する反応場の構築の可能性を見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
同一触媒上に複数の活性点が存在する場合、目的反応だけでなく副反応も進行するケースが多い。従来の触媒研究では、副反応を抑制するために多元素を修飾することもあるが、目的反応の活性とトレードオフになる。本研究で得られた知見のさらなる深化は、活性の高い触媒を活用し、目的反応の活性を維持したまま副反応を抑制する反応操作技術の創出につながり、触媒プロセスの早期社会実装を可能にする。
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