超臨界流体の反応溶媒としての高度利用

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04238103
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 中村 厚三 群馬大学, 工学部, 教授 (50011036)
• 研究分担者: 吉村 昌弘 東京工業大学, 工業材料研究所, 教授 (10016826) ; 藤元 薫 東京大学, 工学部, 教授 (30011026) ; 新井 邦夫 東北大学, 工学部, 教授 (10005457) ; 幸田 清一郎 東京大学, 工学部, 教授 (10011107)
• キーワード: 光誘起ラジカル反応 / 超臨界エタン / 多孔質触媒 / 超臨界水 / バイオマス / 固定化リパーゼ / エステル交換反応 / 形態制御セラミックス

研究概要

1. 超臨界流体中の光誘起ラジカル反応の機構と制御の研究においては、先ずエタンの光誘起酸素酸化反応に関して酸素の光吸収係数の増加や臨界点近傍の光散乱の増加が反応収率の増加に寄与することを明らかにした。次いで二酸化炭素を溶媒とする3成分系の光誘起酸化反応については反応開始過程、反応生成物を明らかにした(幸田)。
2. 超臨界多成分接触反応の研究においては、ゼオライト触媒H-USYを用い、i-ブタンとi-ブテンとを反応物質としてアルキレーション反応を行い、超臨界相反応においては触媒の失活が緩やかになることを見出した。これは、触媒細孔内のルイス酸点上の失活原因物質であるオレフィンの除去を可能とする超臨界流体の抽出能力によるものである(藤元)。
3. 超臨界水中での廃棄物ポリマーの高速選択的分解による化学原料回収の研究においては、昨年度に引き続きセルロースのモデル物質である単糖、2糖類の分解の反応経路を反応生成物の分析から明らかにし、各反応段階の速度定数の評価を行った。また、各反応時間のプラスチックの分解生成物の分析を行った(新井)。
4. 超臨界流体中における酵素の触媒特性の解明と利用の研究においては、2種類のリパーゼを多孔質ガラスであるCPG担体に固定化し、加水分解およびエステル交換活性の評価を行った。エステル交換活性は、超臨界二酸化炭素中の方がn-ヘキサン中より大きかったが、この理由としては水の溶解度、物質の拡散速度の相違が考えられた(中村)。
5. 水熱溶液を用いる形態制御セラミックス材料のその場製造プロセスの研究においては、生体材料として重要なアパタイトやエレクトロニクス材料であるBaTiO3、SrTiO3などを金属あるいは化合物の基板や基材上に薄膜状に作製すると共に、薄膜の生成過程をラマン分光法によって観察した(吉村)。

研究成果

• [文献書誌] T.Hoshino,K.Nakamura,and Y.Suzuki: "Adsorption of carbon dioxide to polysaccharides in the supercritical region" Biosci.Biotech.Biochem.57. 1670-1673 (1993)
• [文献書誌] 井口加代子、大島義人、幸田清一郎: "超臨界条件下におけるC_2H_6/O_2系のレーザー光誘起反応" 化学工学. 57. 612-613 (1993)
• [文献書誌] K.Iguchi,Y.Oshima,and S.Koda: "Laser induced oxidation reactions in supercritical ethane/O_2 mixtures" J.of Photochem.Photobiol.(in press).
• [文献書誌] T.Adschiri,S.Hirose,R.Malaluan,and K.Arai: "Noncatalytic conversion of cellulose in supercritical and subcritical water" J.Chem.Eng.Japan. 26. 676-680 (1993)
• [文献書誌] R.Malaluan,N.Takeda,N.Ikuta,T.Adschiri and K.Arai: "Bio-mass conversion in supercritical water" Proc.APPChE Conference'93. 1. 209-214 (1993)
• [文献書誌] L.Fan and K.Fujimoto: "Characterization of mass transfer in supercritical phase Fisher-Tropsch synthesis reaction" AIChEJ.(submitted). (1994)
• [文献書誌] Wee-Seok Cho,et el: "Effects of mineralizers on PbTiO_3 films prepared by hydrothermal method" 粉体および粉末冶金. 40. 973-977 (1993)
• [文献書誌] M.Yoshimura,et al: "Titanate film coating on TiAL by solvothermal processing" Proc.of The 3rd Japan Int'1 SAMPE Symp.,Dec.7-10,1993,Makuhari,Japan. 1471-1475 (1993)
• [文献書誌] Y.G.Gogotsi,and M.Yoshimura,et al: "Formation of carbon film on carbides under hydrothermal conditions" Nature. 367. 628-630 (1994)
• [文献書誌] M.Yoshimura,et al: "Hydrothermal processing of hydroxyapatie:past,present and future(invited)" Hydroxyapatite and Related Materials. (in press.). (1994)
• [文献書誌] K.Kajiyoshi,et al: "Growth of SrTiO_3 thin film by hydrothermal-electrochemical method" Journal of American Ceramic Society. (in press). (1994)
• [文献書誌] K.Nakamura: "Supercritical Fluid Processing of Food and Biomaterials" S.S.H.Rizvi(editor),Blackie Academic & Professional(in press), (1994)
• [文献書誌] N.Nakamura,T.Sugiyama and H.Sudo: "Developments in Food Engineering" T.Yano,R.Matsuno,and K.Nakamura(editors),Blackie Academic & Professional(in press), (1994)