水中で有効に働く固体酸触媒の作用機構解明

• 研究課題/領域番号: 24560949
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 高知大学
• 研究代表者: 恩田 歩武 高知大学, 教育研究部総合科学系, 講師 (80335918)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 固体酸 / 加水分解 / 多糖 / 単糖 / 水中 / 水熱反応 / スルホ基 / 炭素 / 固体酸触媒 / バイオマス / 強酸性イオン交換樹脂 / 水溶媒 / 1固体酸触媒 / セルロース

研究成果の概要

本研究期間において，スルホ基を有する炭素系固体酸触媒に対して，熱水中における触媒作用機構の解明、及び，得られた知見をもとに、既存の触媒よりも高機能な触媒を設計する指針を得ることを目指した。そして，スルホ基を有する様々な固体酸および様々な分子構造のスルホン酸化合物の，構造と触媒特性を調べた。その結果，炭素系担体に，鎖状炭化水素のスルホン酸基を付与した材料が，水中での多糖加水分解に有効な固体触媒となることが示唆された．

研究成果

• [雑誌論文] New extraction procedure for protonated polyoxometalates prepared in aqueous-organic solution and characterisation of their catalytic ability (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueda, T., Yamashita, K., Onda, A.
  • 雑誌名: Appl. Catal., A 巻: 485 ページ: 181-187
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2014.07.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrolysis of green-tide forming Ulva spp. by microwave irradiation with polyoxometalate (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsubaki, S., Oono K., Ueda, T., Onda, A., Yanagisawa, K., Azuma, J.
  • 雑誌名: Green Chem. 巻: 16 号: 4 ページ: 2227-2233
  • DOI: 10.1039/c3gc42027b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective conversion of lactic acid into acrylic acid over hydroxyapatite catalysts (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuura, Y., Onda, A., Yanagisawa, K.
  • 雑誌名: Catal. Comm. 巻: 48 ページ: 5-10
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2013.10.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acrylic acid synthesis from lactic acid over hydroxyapatite catalysts with various cations and anions (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuura, Y., Onda, A., Ogo, S., Yanagisawa, K.
  • 雑誌名: Catal. Today 巻: 226 ページ: 192-197
  • DOI: 10.1016/j.catcom.2014.01.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microwave-assisted hydrolysis of polysaccharides over polyoxometalate clusters (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsubaki, S., Oono, K., Ueda, T., Onda, A., Yanagisawa, K., Mitani, T., Azuma, J.
  • 雑誌名: Bioresour. Technol. 巻: 144 ページ: 67-73
  • DOI: 10.1016/j.biortech.2013.06.092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative decomposition kinetics of neutral monosaccharides by microwave and induction heating treatments (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsubaki, S., Oono, K., Onda, A., Yanagisawa, K., Azuma, J.
  • 雑誌名: Crobohydr. Res. 巻: 375 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1016/j.carres.2013.04.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of Chemical Interactions with Li+ and Catalytic Reactivity of Electrochemically Generated [FeIClL]2- and [CoIL]- Complexes (L = salen or salophen) (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueda, T., Inazuma, N., Yasuzawa, H., Komatsu, D., Yasuzawa, K., Onda, A., Guo, S. Bond, A.M.
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 42 号: 31 ページ: 11146-11154
  • DOI: 10.1039/c3dt50233c
  • 査読あり
• [雑誌論文] ゼオライト触媒によるバイオマス由来化合物の変換 (2013)
  • 著者名/発表者名: 恩田歩武
  • 雑誌名: 工業材料 巻: ６１ ページ: 26-29
  • 査読あり
• [雑誌論文] スルホン化活性炭を用いた触媒水熱法によるセルロースなどの多糖類から単糖への選択的加水分解 (2012)
  • 著者名/発表者名: Onda, Ayumu
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ 巻: 55 号: 2 ページ: 73-86
  • DOI: 10.1627/jpi.55.73
  • NAID: 10030934578
  • ISSN: 1346-8804, 1349-273X
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microwave-assisted hydrothermal hydrolysis of cellobiose and effects of additions of halide salts (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsubaki, Shuntaro; Oono, Kiriyo; Onda, Ayumu; Yanagisawa, Kazumichi; Azuma, Jun-ichi
  • 雑誌名: Bioresource Technology 巻: 123 ページ: 703-706
  • DOI: 10.1016/j.biortech.2012.07.086
  • 査読あり
• [学会発表] 大型緑藻類からの硫酸化多糖のマイクロ波支援抽出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 椿俊太郎, 平岡雅規, 恩田歩武
  • 学会等名: 第8回日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
  • 発表場所: 高知会館, 高知
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-18
• [学会発表] A noble ceramics powder prepration technique in super heated water vapor (2014)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, K., Kozawa, T., Onda, A.
  • 学会等名: The 4thInternational Solvothermal and Hydrothermal Association Conference
  • 発表場所: Bordeaux, France
  • 年月日: 2014-10-26 – 2014-10-29
• [学会発表] ハイドロキシアパタイト表面の酸塩基性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 恩田歩武，別宮恭平，松浦由美子，小河脩平，柳澤和道
  • 学会等名: 第24回無機リン化学討論会
  • 発表場所: 高知会館, 高知
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-26
• [学会発表] Microwave-assisted hydrothermal hydrolysis of algal biomass (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsubaki, S., Hiraoka, M., Onda, A., Ueda, T.
  • 学会等名: Gordon Research Conference (Green Chemistry, 2014)
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2014-07-27 – 2014-08-01
• [学会発表] Acrylic acid production from lactic acid by gas phase dehydration using hydroxyapatite catalysts (2014)
  • 著者名/発表者名: Onda, A., Matsuura Y., Ogo, S., Yanagisawa, K.
  • 学会等名: TOCAT 7
  • 発表場所: 京都テルサ, 京都
  • 年月日: 2014-07-01 – 2014-07-05
• [学会発表] Acrylic acid production from lactic acid over hydroxyapatite catalysts (2013)
  • 著者名/発表者名: Onda, A.
  • 学会等名: The 15th Asian Chemical Congress
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] Conversion of ethanol into 1-butanol over strontium phosphate apatite catalysts (2013)
  • 著者名/発表者名: Onda, A., Ogo, S., Iwasa, Y., Matsuura, Y., Yanagisawa, K.
  • 学会等名: 7 th International Symposium on Acid-Base Catalysis
  • 発表場所: Shinagawa Goos, Tokyo
• [学会発表] Selective Conversion of Lactic acid into Acrylic acid over Hydroxyapatite Catalysts (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsuura, Y., Onda, A., Ogo, S., Yanagisawa, K.
  • 学会等名: 7 th International Symposium on Acid-Base Catalysis
  • 発表場所: Shinagawa Goos, Tokyo
• [学会発表] Lactic Acid Conversion into Acrylic Acid over Sodium Nitrate Supported Catalysts (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsuura, Y., Onda, A., Yanagisawa, K.
  • 学会等名: The 14 th Japan-Korea Symposium on Catalysis
  • 発表場所: Winc Aichi, Ngoya
• [学会発表] Rapid hydrolysis of Ulva spp. by microwave irradiation with polyoxometalate cluster (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsubaki, S., Hiraoka, M., Ueda, T., Onda A., Azuma, J.
  • 学会等名: 3rd International Conference on Algal Biomass, Biofuels & Bioproducts
  • 発表場所: Toronto, Canada
• [学会発表] Selective hydrolysis of cellulose into glucose by new methods using water vapor (2012)
  • 著者名/発表者名: Onda, A., Iida, Y., Yanagisawa, K.
  • 学会等名: The 15th International Conference on Catalysis
  • 発表場所: Munich, Germany
• [学会発表] Hydration of microcrystalline cellulose into glucose under steam with vapor catalysts (2012)
  • 著者名/発表者名: Onda, A., Iida, Y., Yamada, T., Tsubaki, S., Yanagisawa, K.
  • 学会等名: CAT4BIO post-satellite conference of the 15th International Congress on Catalysis 2012
  • 発表場所: Thessaloniki, Grece
• [学会発表] スルホ基を有する固体酸の水溶液中での触媒活性比較 (2012)
  • 著者名/発表者名: 恩田歩武, 中村慎二郎, 山川晃弘, 柳澤和道
  • 学会等名: 第110回触媒討論会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県）
• [図書] “Application of Hydrothermal Reactions to Biomass Conversions, Chapter 4: Production of Lactic acid from Sugars by Homogeneous and Heterogeneous Catalysts”, Ed. F. Jin (2014)
  • 著者名/発表者名: Onda, A.
  • 総ページ数: 409
  • 出版者: Springer