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電極反応により中空粒子内部のpHを制御した環境調和型触媒反応系の構築

构建通过电极反应控制空心颗粒内部pH值的环保催化反应系统

基本信息

批准号：
21K05148
负责人：
原田隆史
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、中空粒子に固体触媒を内包したカプセル型構造体を電極表面に配置し、電極上での水の酸化または還元反応により生じる電極近傍の局所的なpH勾配をうまく利用して、中空粒子内部のpH制御を行い、中空内部を微小な反応場とする新たな反応系の構築を目指している。このような系とすることで、従来の酸・塩基によって溶液全体のpHを制御する反応系に対して、触媒近傍だけのpH変化が可能となり、生成物の過反応の抑制が期待できる。また、電極反応をコントロールすることで、精密なpH調整が簡便に行えるため、生成物選択性の発現も期待している。前年度の課題であった電極表面積の増大を目指して、ガス拡散電極を利用した反応系構築を目指した。ガス拡散電極は、表面に多孔質カーボン層を有しており、フラットな板状電極に比べて、高い表面積を有する。しかしながら、カプセル型構造体との組み合わせではシェル厚の違いに伴う変化を確認することができなかった。そこでカプセル構造体よりもシンプルなコアーシェル構造体に置き換えて、電極構造の構築を試みたが、こちらでも同様の結果であった。この理由として、電極上に体積する触媒層厚みや、シェルを厚くすることによる金属量の低下などが考えられる。カプセル型構造体の合成については並行して順調に検討を進めているため、今後はこの点を重点的に検討し、当初目的であるガス拡散電極との組み合わせによる水への難溶解性基質に対する反応系の構築を目指す。

In this study, the structure of hollow particles containing solid catalysts, the electrode surface arrangement, the acidification of water on the electrode, the pH matching of the electrode near the electrode, the pH control in the hollow particles, the construction of a new reaction system with a small reaction field in the hollow particles were studied. The pH of the solution is controlled by the reaction system, the pH of the catalyst is controlled by the reaction system, and the reaction of the product is suppressed. For example, electrode reaction, precise pH adjustment, simple operation, and product selectivity are expected. In the past year, the problem of increasing the surface area of the electrode was pointed out, and the structure of the electrode system was pointed out. The porous electrode has a porous coating layer on the surface, and the platy electrode has a larger surface area and a higher surface area. The structure is composed of two parts, one part is composed of two parts, the other part is composed of two parts. The structure of the electrode structure was tested and the results were similar. The reason for this is that the volume of the catalyst layer on the electrode is thick and the amount of metal is low. In the synthesis of the structure, the structure of the reaction system for the insoluble matrix of the aqueous solution is discussed in detail.