Development of catalyst-free selective oxidation method using flow reactors that selectively arrange the desired active species

使用选择性排列所需活性物质的流动反应器开发无催化剂选择性氧化方法

• 批准号: 21H01697
• 负责人: 高橋 厚
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01697/
• 关键词: 選択酸化反応; 活性酸素種; 速度論解析; 触媒フリー; フローリアクターシステム; 低温大気圧プラズマ; 選択酸化; 速度論モデル; 貴金属触媒

本年度は、バッチ式プラズマ照射システムを用いてまず水のみに対する反応を行い、生成する過酸化水素と溶存酸素濃度の経時変化から、活性種生成挙動を把握を行った。その結果、液相中の溶存酸素濃度は、照射時間に伴い減少するものの、生成物である過酸化水素の生成挙動には影響を及ぼさないという重要な知見を得ることができた。この知見により、選択酸化達成に向けて活性種生成を制御するための因子を絞ることができ、反応条件最適化のための方針を得ることができた。得られた実験結果に基づき、OHラジカル、Oラジカル等寄与の大きいと想定される反応を考慮しモデルを構築した。その結果、初期溶存酸素濃度あるいはpHを変化させた際の溶存酸素ならびに過酸化水素濃度の経時変化を良好に表現することができた。これにより、水中でのプラズマ照射下での活性種生成メカニズムを把握することができた。そこで、モデル有機化合物としてグリセリンを用い、前述の水のみを対象とした速度論モデルに、Au触媒を用いたグリセリン酸化反応のメカニズム検討から明らかにした反応を加えることで、本系の酸化反応の速度論モデルを構築した。その結果、種々のpHならびに初期溶存酸素濃度における目的生成物のグリセリン酸や副生物の生成物の経時変化をおおよそ表現することができた。pHの切り替わりによりグリセリン酸から、グリセルアルデヒド、ジヒドロキシアセトンに生成物が切り替わる様子についても表現することができた。モデルによるシミュレーションでは、初期は水のみとし、所定時間経過後にグリセリンを投入することで、収率を大幅に向上させうることを示し、フローシステムとした場合の目的生成物の高収率化に向けた装置設計において重要な知見を獲得することができた。

This year, we will continue to monitor the changes in the concentration of peracidified water and soluble acid and the generation of active species. As a result, the concentration of dissolved acid in the liquid phase decreases with the irradiation time, and the formation of products, peracidified water, and changes in the concentration of dissolved acid in the liquid phase are important. This knowledge and selection of acidification to achieve active species generation control factors, optimization of conditions and policy In order to obtain the results of the implementation of the basic, OH, O, and other issues, we should consider the construction of the project. The results showed that the initial concentration of soluble acid changed from pH to pH, and the concentration of soluble acid changed from pH to pH, and the pH changed from pH to pH to pH, and the pH changed from pH to pH, and pH to pH, and pH changed from pH to pH Under irradiation, active species are generated in water. For example, the organic compound can be used as a catalyst for the acidification reaction. For example, the reaction rate of the acidification reaction can be used as a catalyst. The pH of the species and the concentration of the initial soluble acid are the same as those of the target products. The pH value of the product is changed from pH to pH, and the product is changed from pH to pH to pH, and the product is changed from pH to pH, and the product is changed from pH to pH to pH, and the product In the early stages of the process, the input rate increases significantly after a certain period of time, and the target product increases the production rate.

项目成果

Efficient conversion of waste glycerol into high value-added chemicals by selective oxidation

通过选择性氧化将废甘油高效转化为高附加值化学品

• 发表时间: 2021
• 作者: Tsutomu Chida;Kousuke Hiromori;Naomi Shibasaki-Kitakawa;Naoki Mimura;Aritomo Yamaguchi;Atsushi Takahashi
• 通讯作者: Atsushi Takahashi

低温大気圧プラズマ照射を利用した常温下でのグリセリン選択酸化

利用低温大气压等离子体辐照在室温下选择性氧化甘油

• 发表时间: 2023
• 作者: Kazuya Fujita ; Kosuke Suzuki ; Chun-Yi Chen ; Tso-Fu Mark Chang ; Hiroyuki Ito ; Katsuyuki Machida ; Kazuya Masu ; Masato Sone;千田 勤・中垣 友哉・ 廣森 浩祐・北川 尚美・ 佐々木 渉太・高橋 厚
• 通讯作者: 千田 勤・中垣 友哉・ 廣森 浩祐・北川 尚美・ 佐々木 渉太・高橋 厚

廃グリセリンの高付加価値化を目指した選択的酸化プロセスの設計

旨在实现废甘油高值化的选择性氧化工艺设计

• 发表时间: 2021
• 作者: 千田勤;廣森浩祐;北川尚美;三村直樹;山口有朋;高橋厚
• 通讯作者: 高橋厚

大気圧非平衡プラズマ照射によるグリセリンの無触媒液相選択酸化

常压非平衡等离子体辐照非催化液相选择性氧化甘油

• 发表时间: 2023
• 作者: Yu-An Chien ; Chun-Yi Chen ; Masato Sone ; Tso-Fu Mark Chang;多湖輝興，藤墳大裕;Ryo Watanabe;中垣 友哉・千田 勤・廣森 浩祐・北川 尚美・佐々木 渉太・高橋 厚
• 通讯作者: 中垣 友哉・千田 勤・廣森 浩祐・北川 尚美・佐々木 渉太・高橋 厚

Kinetic model for process design of efficient production of high value-chemicals from glycerol

甘油高效生产高价值化学品的工艺设计动力学模型

• 发表时间: 2021
• 作者: Tsutomu Chida;Kousuke Hiromori;Naomi Shibasaki-Kitakawa;Naoki Mimura;Aritomo Yamaguchi;Atsushi Takahashi
• 通讯作者: Atsushi Takahashi