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バイオマス資源から乳酸を得る固体触媒反応の開拓

从生物质资源中获取乳酸的固体催化剂反应的进展

基本信息

批准号：
18760585
负责人：
恩田歩武
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kochi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760585/
关键词：
バイオマス触媒・化学プロセス環境材料触媒化学プロセス

项目摘要

再生可能なバイオマス資源を化学原料に変換する化学プロセスの開拓をめざし、グルコースからの乳酸生成に有効な固体触媒反応に関する研究を実施した。以下の2つの研究成果をあげ、学術論文などで発表した。(1)OH^-イオンで置換したハイドロタルサイト固体触媒によるグルコースからの乳酸生成グルコースから乳酸を各種の固体酸、固体塩基触媒を用いて検討した。この反応は水溶液中で1モル程度以上のアルカリ雰囲気で乳酸が得られることは知られているが、アルカリ廃液が問題である。触媒反応は、固定床流通式反応装置を用い、典型的には反応温度50℃で行った。その結果、Mg-Al型ハイドロタルサイトを水和処理してアニオンサイトをOH^-イオンで置換した触媒が有効であり、固体触媒的にグルコースを乳酸に最大収率40%で変換することを見いだした。その活性化エネルギーはNaOH触媒より低く、均一系触媒と反応メカニズムが異なることが示唆された。また、Mg/Al比を2〜∞の間で変えてハイドロタルサイト触媒を合成し、その結晶構造、比表面積、有効塩基量などを分析・測定した。乳酸生成に対して、Mg/Al比が4もしくは5の触媒が最適な表面OH基濃度を持つことを明らかとした。(2)グルコースを高い原子効率で乳酸とグルコン酸に化学変換する固体触媒プロセスの開発グルコースからの乳酸生成において、(1)のハイドロタルサイト法および従来のアルカリ水溶液法ともに、50%もしくはそれ以上の複雑な副生成物を生じた。そこで、塩基触媒反応と酸化触媒反応を同時に進行させることにより、高い原子効率で乳酸とグルコン酸を同時に得ることを検討した。その結果、塩基性触媒とPt/C触媒を共に用いた触媒反応プロセスで、グルコースから乳酸とグルコン酸をそれぞれ45%以上(原子効率90%以上)で得ることに成功した。

The research on solid catalyst reaction for the production of lactic acid was carried out. The following 2 research results are published in academic papers. (1)OH A solid catalyst is used to produce lactic acid. The reaction in aqueous solution is more than 1 degree, and the lactic acid is more than 1 degree. Catalyst reactor, fixed bed flow-through reactor, typical reactor temperature 50℃As a result, Mg-Al-based catalysts have a maximum yield of 40% for lactic acid. The activation of NaOH catalyst is low, homogeneous catalyst is low, homogeneous catalyst is low. The Mg/Al ratio is between 2 and ∞, and the crystal structure, specific surface area, and amount of catalyst are analyzed and determined. For lactic acid production, Mg/Al ratio is 4 or 5, and the catalyst has an optimum surface OH group concentration. (2)Solid catalyst with high atomic efficiency, lactic acid, and chemical conversion of lactic acid,(1) the development of lactic acid, and (2) the production of complex by-products with high atomic efficiency, 50%, and 50%. For example, if the catalyst reaction is carried out simultaneously, the reaction rate of lactic acid and sulfuric acid will be increased. As a result, the catalyst based on Pt/C was successfully used in the reaction.