環境調和型溶媒がアミンの酸化劣化に及ぼす反応場効果の検証

环保溶剂对胺类氧化降解的反应场效应验证

• 批准号: 20K05595
• 负责人: 山田 秀尚
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kanazawa University (2021-2022)Research Institute of Innovative Technology for the Earth (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05595/
• 关键词: ポリアミン; ジアミン; アルキルアミン; ポリエチレンイミン; モノエタノールアミン; 酸化劣化; 一重項酸素; 互変異性; 酸化; アルカノールアミン; イオン液体; 酸化反応; ラジカル反応; CO2

本研究課題では、研究代表者が構築した二酸化炭素-アミンの反応系に対する量子化学計算モデルをアミンの酸化劣化反応に適用し、地球温暖化対策技術として期待される二酸化炭素分離回収プロセスでのアミンの酸化反応機構を解明するとともに、異なる溶媒や担持環境がもたらす反応場効果を検証する。ベンチマークとして選定したモノエタノールアミンに対し、2021年度から2022年度までに、密度汎関数法によって、酸化劣化の初期過程における反応解析を実施した。その結果、鍵となるいくつかの機構を特定するとともに、特徴的な溶媒効果を見出した。さらに、対象とするアミン種を今後の実用化が期待されるジアミンやポリエチレンイミン等のポリアミンに拡張した。当該拡張系において、二酸化炭素との反応機構を解析し、溶媒および置換基効果を精査しているところである。特に、非水溶媒系での反応の進行は、反応サイト近傍の電子状態のみならず、置換基のかさ高さなどに依存した立体効果、さらには分子量や分子間あるいは分子内相互作用に依存した分子モビリティにも影響を受けることが解明されつつある。この際、遷移状態解析、固有反応座標計算、および分子動力学シミュレーションのほか、検証実験結果との比較も実施してきた。今後、酸化過程の解析を進め、アミン分子の構造、二酸化炭素の存在、そして溶媒和が酸化劣化の反応機構や進行のしやすさに与える影響について、分子レベルでの理解を深化させる。さらに、その理解にもとづき、酸化劣化を抑制しうる有望なアミン系二酸化炭素分離回収材料の設計や分離回収プロセスの提案に展開したい。

This research project aims to establish a quantum chemical calculation method for the reaction system of diacidified carbon dioxide and to demonstrate the application of the reaction system to the acidification degradation of diacidified carbon dioxide and to investigate the mechanism of the reaction system of diacidified carbon dioxide and the effect of the reaction field on the environment supported by different solvents. In 2021 and 2022, the density correlation method was used to analyze the initial process of acidification degradation. The results, key points, and specific mechanisms of the solvent are shown. In the future, we will look forward to the implementation of the project. When the system is in the middle, the reaction mechanism of diacid carbon is analyzed, and the solvent and substitution effect are carefully investigated. In particular, the reaction of non-aqueous media is carried out in the vicinity of the electronic state, the substitution of the molecular weight is highly dependent on the three-dimensional effect, and the molecular weight is dependent on the intramolecular interaction. Analysis of transport state, calculation of intrinsic inverse coordinates, calculation of molecular dynamics, comparison of simulation results and implementation In the future, the analysis of acidification process, molecular structure, existence of diacidizing carbon, solvent and reaction mechanism of acidification degradation will be deepened. In this paper, the author discusses the design and separation of carbon separation and recovery materials based on acidification degradation inhibition.

项目成果

CO2分離回収による炭素循環

通过二氧化碳分离和回收进行碳循环

• 发表时间: 2021
• 作者: Junji Fukumi;Koji Fukuda;Ryuzaburo Sugino;Keiichiro Yoshimi;Takashi Machimura and Yuki Endo;ムラノ千恵・佐藤 淳・東 信行;鈴木高広，坂本 勝， 川上高男，久保裕志，宮部由彩，槇田祐介，鈴木章弘，廣島大祐;山田秀尚
• 通讯作者: 山田秀尚

何故、大気からCO2を回収すべきか

我们为什么要从大气中捕获二氧化碳？

• 发表时间: 2022
• 期刊: 研究開発リーダー
• 作者: Shrestha Ram Lal;Chaudhary Rashma;Shrestha Rekha Goswami;Shrestha Timila;Maji Subrata;Ariga Katsuhiko;Shrestha Lok Kumar;山田秀尚
• 通讯作者: 山田秀尚

Development of a polyvinyl alcohol/sodium polyacrylate composite polymer membrane with cesium carbonate as a mobile carrier for high-performance CO2 capture

开发以碳酸铯为移动载体的聚乙烯醇/聚丙烯酸钠复合聚合物膜用于高性能CO2捕集

• DOI: 10.1002/pat.5630
• 发表时间: 2022
• 期刊: Polymers for Advanced Technologies
• 影响因子: 3.4
• 作者: Fuminori Ito;Rie Sugimoto;Misato Mori;Hidetaka Yamada
• 通讯作者: Hidetaka Yamada

電子状態インフォマティクス・合成・精密測定による高CO2吸収性イオン液体の実現

通过电子态信息学、合成和精密测量实现高CO2吸收离子液体

• 发表时间: 2022
• 作者: 黒木菜保子;鈴木祐輝;児玉大輔;Firoz A. Chowdhury;山田秀尚;森寛敏
• 通讯作者: 森寛敏

二酸化炭素分離回収の技術動向

二氧化碳分离与捕集技术趋势

• 发表时间: 2022
• 期刊: 化学装置
• 作者: 今村彪雅;平岡 透;片山徹也;中川 啓;山田秀尚
• 通讯作者: 山田秀尚