2017 Fiscal Year Annual Research Report
Pseudo-catalysis reaction at a plasma interface
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15K05833
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
野村 信福 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20263957)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 液中プラズマ / バイオマス / セルロース分解 / リグニン / 水素 / 超音波 / 芳香族 / グルコース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ベンゼンやトルエンなどの芳香族炭化水素（BTX）やフェノール化合物は，基礎化学製品の原料として重要な役割を果たす。メタノールにリグニンを溶解させたリグニン溶液を，27.12 MHzの液中プラズマで分解し、芳香族化合物を生成した。ガスクロマトグラフィー（GC），ガスクロマトグラフィー質量分析（GC-MS）によって，生成気体と溶液中に含まれる分解生成物を特定した。プラズマ照射後の液体からはベンゼン，トルエン，フェノールが生成され，これらの生成物の量はリグニンの濃度とともに増加する。
発光分光スペクトルからHα（656 nm），Hβ（486 nm），OH（306 nm），CH（431 nm），CO（250-650 nm）およびC2（460-480 nm，500-515 nm）が観測された。
このメカニズムを確認するために、メタノールにベンゼンを混和させた溶液をプラズマ分解した結果、フェノールとトルエンが生成することが明らかになった。リグニン溶液のプラズマ分解によって、ベンゼンが生成し、これにCH3ラジカルとOHラジカルが反応することで、トルエンとフェノールが生成される。また、リグニンを液中プラズマで分解すると、これらの生成物とは別に、H2，CO，CH4，C2H2，CO2，C2H4などの燃料ガスが発生する。
次に、セルロースをグルコースに単糖化するプロセスとして、超音波ホーン型振動子を水底に重ねたろ紙に加圧する方法を検討した。セルラーゼを投入し、超音波を照射すると、未照射の場合と比べてグルコースの生成量は約2.7倍増加した。超音波はセルラーゼによるセルロースの分解時間を短縮する効果がある。セルラーゼをプラズマ反応場に投入し、同様の分解プロセスを実現できれば、プラズマ触媒反応によるセルロースの単糖化プロセスが実現できる。
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