| 研究課題/領域番号 |
21H01711
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
佐藤 智司 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30187190)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
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| キーワード | イソプレン生成反応 / 3-メチル-1,3-ブタンジオール / 脱水反応 / 不飽和アルコール中間体 / 酸塩基協奏反応 / リモネン解重合 / 3-メチル-2-ブタノン / イソプレン生成 / リモネン / 3-メル-1,3-ブタンジオール / 3-メチル-２-ブタノン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、イソプレン合成のため触媒化学的に製造可能な新規な生成ルート探索を行う。イソペンタン・イソペンテンの脱水素反応以外にも、イソプレン生成のためのルートとして３つのルートが想定でき、① テルペン類の解重合、② C5ジオールの脱水反応、③ C5ケトンのメチル基の転位を伴う脱水反応の３つである。①は容易に想定できるルートで研究例は多い、②③のルートは新規な生成ルートとして研究開発する対象として価値があり、学術的にも興味深い。本研究では、3つのイソプレン生成反応①、②および③に対する触媒化学的な検討を行い、各反応において触媒として機能する物質を学術的に体系化することを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、将来的に供給不足が懸念されるイソプレン製造のための新規ルート開拓を目的に複数の新規生成ルートの触媒化学的検討を行った。「3-メチル-1,3-ブタンジオールの脱水反応」と同時に反応中間体と考えられる3つの不飽和アルコールの脱水反応特性を調査した。希土類ジルコン酸塩などを用いた3-メチル-1,3-ブタンジオールの脱水反応を検討し、Y2Zr2O7およびYb2O3触媒が不飽和アルコール生成能力が高い有効な触媒として挙げられた。反応条件検討の結果、イソプレンへの脱水反応では、Y2Zr2O7が375℃で、Yb2O3が450℃で効率的なイソプレン生成活性を示す触媒として提案された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
3-メチル-1,3-ブタンジオールからジオレフィンであるイソプレンを生成する反応に対して、Y2Zr2O7およびYb2O3のような酸化物触媒の特定結晶面の酸素欠損点が効果的に機能すること、この反応は２段階の脱水反応で進行し、１段目の不飽和アルコールへの脱水反応と２段目のイソプレンへの脱水反応の活性点の機能が異なることを被毒実験等により明らかにした。このことは触媒化学の発展の上で新しい提案であり、学術的意義は大きい。また、将来的な供給不足が懸念されるイソプレン製造に対するオプションをバイオマスから誘導可能な化合物からの製造可能性を提案できた意義も大きい。
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