チューブ状無機膜リアクターを用いたマイクロウェーブ化学反応

「膜界面」は物質間の隔離、成分の選択的透過や化学平衡の制御、さらには触媒作用などの機能を有する。膜界面を管状に形成した"チューブ状無機膜リアクター"は、耐薬性が高く、高温・高圧にも供することができるうえ、集積化や小型化が容易であり連続操作に向いているなどの特徴を有する。一方化学反応場にマイクロウェーブを照射することで、反応中間体への選択加熱などにより、反応時間の短縮や選択率の向上などが見いだされている。本研究では、マイクロウェーブを利用し、"チューブ状無機膜リアクター"に最適な、選択・均一加熱方法・条件を見いだし、システム設計の容易な反応装置の構築を目指す。本年度は、以下の項目に関して実験・検討を行い、下記の成果を得ることができた。(1).チューブ状反応器の製作と加熱特性の取得平成15年度に設計・製作したキャビティを有する化学反応実験装置(特許出願)を用いて、多孔質アルミナチューブ(長さ200mm-外径φ6mm厚さ2mm)の均一加熱条件の検討を行った。その結果、パラジウムナノ粒子を無電界メッキにより均一に担持した場合に、±10℃以下の温度均一性を達成できた。このときのパラジウム膜厚をSEM・EDXにより分析を行ったところ、ナノ粒子の担持形態(膜厚、密度)が温度均一性に影響をあたえることがわかった。(2).太径チューブ対応チューブ型反応装置の試作多様なチューブ支持体形状に対応するため、外径10mmのチューブ型化学反応装置の試作を行った。

「膜界面」は物質間の隔離、成分の選択的透過や化学平衡の制御、さらには触媒作用などの機能を有する。膜界面を管状に形成した"チューブ状無機膜リアクター"は、耐薬性が高く、高温・高圧にも供することができるうえ、集積化や小型化が容易であり連続操作に向いているなどの特徴を有する。一方化学反応場にマイクロウェーブを照射することで、反応中間体への選択加熱などにより、反応時間の短縮や選択率の向上などが見いだされている。本研究では、マイクロウェーブを利用し、"チューブ状無機膜リアクター"に最適な、選択・均一加熱方法・条件を見いだし、システム設計の容易な反応装置の構築を目指す。本年度は、以下の項目に関して実験・検討を行い、下記の成果を得ることができた。(1).チューブ状反応器の製作と加熱特性の取得平成15年度に設計・製作したキャビティを有する化学反応実験装置(特許出願)を用いて、多孔質アルミナチューブ(長さ200mm-外径φ6mm厚さ2mm)の均一加熱条件の検討を行った。その結果、パラジウムナノ粒子を無電界メッキにより均一に担持した場合に、±10℃以下の温度均一性を達成できた。このときのパラジウム膜厚をSEM・EDXにより分析を行ったところ、ナノ粒子の担持形態(膜厚、密度)が温度均一性に影響をあたえることがわかった。(2).太径チューブ対応チューブ型反応装置の試作多様なチューブ支持体形状に対応するため、外径10mmのチューブ型化学反応装置の試作を行った。