| 研究課題/領域番号 |
19K05137
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
徳山 英昭 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10363029)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 高分子ゲル / 触媒 / 金属ナノ粒子 / 酵母 / 微生物 / 反応工学 / 吸着 / 吸収 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ゲルの構造上の特徴である溶媒吸収能および高分子構造の選択の自由度が高いことを生かした物質吸着能を付与して、ゲル内部に特異な新規反応場を形成することを提案・実現し、反応の速度および選択性の向上などの性能を飛躍的に強化した機能性ゲル触媒の創製に取り組んでいる。そして、社会実装に繋がる化学工業・環境・バイオエネルギー分野で有用な種々の反応系のそれぞれに対して、物質の吸収・吸着能や活性部位（酸性官能基、金属ナノ粒子、生体触媒など）の有効な保持能を創意工夫したゲル触媒を開発する。
①バイオディーゼル燃料（BDF）製造のためのゲル酸触媒の開発：オレイン酸とエタノールからオレイン酸エチル（BDF）を生成するエステル化反応を触媒する種々のゲル触媒を開発した。母体となるゲルの種類を変えると触媒活性が大きく変わり、狙い通り物質の吸収能が影響することを明らかにした。
②金属ナノ粒子担持ゲル触媒の作製技術の確立と有機合成反応への応用：Pdナノ粒子担持ゲル触媒を開発して、鈴木・宮浦クロスカップリング反応に応用した。反応の速度と選択性の高度化を狙って、チオール基とアミン基の両方を持つゲルを開発した。また、可視光下で触媒する材料として、チタニアナノ粒子表面にPdナノ粒子を複合し、それを固定化したPd担持ゲル触媒を開発した。
③エタノール発酵のための酵母固定化多孔質ゲルの開発：新規な多孔質ゲルを開発し、そこに吸着法で酵母を固定化させた。そして、その酵母固定化多孔質ゲルのエタノール発酵特性、特に連続プロセスへの適用可能性を明らかにした。
④N2O生成反応のための微生物/Cu固定化ゲルの開発：前年度に、NH2OHを基質とするN2O生成反応を触媒するCu固定化ゲルを開発している。当該ゲルへの微生物の固定化を検討中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
①では、前年度の成果（グリセロールをソルケタールに改質するアセタール化反応）と今年度の成果を合わせた内容の学術論文を投稿中である。②では、前年度の成果をまとめた学術論文が、今年度に出版された。③では、研究実績で述べた成果について、学術論文を執筆中である。④では、ある一定の成果が得られているが、今後も継続して研究する。
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| 今後の研究の推進方策 |
①当該研究は目標を達成したため終了し、成果発表を継続して行う。
②研究実績で述べた触媒の性能評価を継続して行い、鈴木・宮浦クロスカップリング反応を高度に触媒する材料開発を目指す。
③エタノール阻害を回避する狙いで、基質のグルコースを特異吸着するフェニルボロン酸基を導入したゲルを開発する。また、当初の計画とは異なるが、既製品のスポンジの表面をポリマーでグラフトした材料が酵母固定化材料に適すると考え、当該材料の開発とエタノール発酵特性評価を行う。
④これまでの研究を継続して、微生物/Cu固定化ゲルを開発し、微生物が触媒するアンモニアからのNH2OHの生成反応、および不安定なNH2OHを基質としCuが触媒するN2O生成反応を逐次的に行う。
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