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分光学的その場計測法を用いたリグニンの超臨界水処理における反応機構の解明

利用光谱原位测量方法阐明超临界水处理中木质素的反应机理

基本信息

批准号：
21760617
负责人：
比江嶋祐介
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21760617/
关键词：
超臨界水バイオマスリグニンその場計測蛍光スペクトル

项目摘要

本年度は超臨界水条件下で利用可能な蛍光分光装置の立ち上げを行った。ナノ秒パルスレーザーと波長変換用の非線形光学素子を用いて、266nmの励起光パルスを生成し、超臨界水用セル内の試料に入射した。試料より放出された蛍光をレンズを用いて分光器内に集光し、特定波長の蛍光を光電子増倍管により検出し、オシロスコープに信号として取り込んだ。各波長における蛍光強度を測定することにより、蛍光スペクトルを取得した。グアイアコールをリグニンモデル物質として、圧力25MPaにおいて、室温から400℃までの温度範囲において蛍光スペクトル測定を行った。その結果、温度上昇とともに、室温で観測される300nm付近のピーク強度が減少するとともに、より長波長側の350nm付近に新しいピークが出現することを新たに見いだした。新たに出現したピークの帰属については現在検討中であるが、二量化反応などにより平衡が移動し、高温水中では別の化学種として存在している可能性がある。これは従来の生成物分析による反応解析では得られない情報であり、超臨界水のような特異反応場においてその場計測を行うことの重要性を示すものである。詳細なスペクトル解析を行うためには、蛍光スペクトルのS/N比を改善することが必要であると考え、強度の安定性に優れるキセノンランプへ光源を変更した。さらに、光源、分光器およびオシロスコープをパソコン上から制御することにより、1分程度の短時間で自動的に蛍光スペクトルを取得するスペクトル測定装置を新たに作製した。この装置を利用して、種々の蛍光物質について測定を行い、270nmから600nmの広い波長領域においてスペクトル解析に十分な精度の蛍光スペクトルを得られることを確認した。

This year, the use of supercritical water conditions can be achieved by using optical spectroscopy equipment. Non-linear optical elements for wavelength conversion, excitation light generation at 266nm, and sample incidence in supercritical water The sample emits light from a spectrometer, collects light at a specific wavelength, and amplifies the signal from an optoelectronic amplifier. The intensity of light at each wavelength was measured. The temperature range from room temperature to 400 ° C is determined by measuring the temperature of the substance at 25MPa. As a result, temperature rise and room temperature measurement decreased near 300nm, and new measurements occurred near 350nm. New chemical species may exist in high temperature water. The importance of obtaining information on the reaction analysis of incoming products and the measurement of specific reaction fields in supercritical water is demonstrated. The S/N ratio of the light source should be improved. The light source, spectrometer, and detector are controlled automatically in a short time. This device uses a variety of optical substances to determine the wavelength range from 270nm to 600nm.