ペーパー固定化イオン液体を均一系反応場とする新規構造体触媒の機能創出

使用纸固定离子液体作为均相反应场功能性创建新型结构催化剂

• 批准号: 10J06787
• 负责人: 古賀 大尚
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J06787/
• 关键词: ペーパー構造体触媒; 固定化酵素; セルロースナノファイバー; カーボンナノチューブ; クリック反応; イオン液体; 機能紙; シランカップリング; セルロース; リパーゼ; 非水系酵素反応; マイクロリアクター

サステイナブルな環境共生型社会の構築に向け、再生産可能なセルロース資源を積極的かつ有効に利用する機運が高まっている。本年度は、新規なセルロース系機能材料の開発を幅広く行った。成果を以下の4点にまとめる。1.シランカップリング法によりセルロース濾紙に導入したメタクリロキシ基をリパーゼ酵素固定化の足場とすることで、新規な紙状固定化酵素の開発に成功した。紙状固定化酵素は、高い活性・選択性を保ったまま繰り返し再利用可能であった。環境調和型の有用化合物生産に向けたグリーンな構造体触媒として今後の応用展開に期待が持たれる。2.セルロースは、結晶性のナノフィブリルとして草類・樹木の細胞壁を構成している。本研究では、その強靭なナノフィブリルを2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxy1(TEMPO)酸化を利用して取り出し、カーボンナノチューブとのハイブリッド化と電気特性評価を行った。結果として、極めて高強度でフレキシブルな透明導電性フィルムが得られた(可視光透過率約70%・シート抵抗約1,2kΩ/□)。また、湿度センサーとしての応用可能性も示した。3.上述のTEMPO酸化セルロースナノファイバーは、高結晶性とその表面のみに高密度にカルボキシル基を有している。本研究では、そのカルボキシル基を金属導入の足場とすることで、セルロースナノファイバーと金属触媒の融合ナノマテリアルの創出を試みた。特に、Cu(I)イオンーTOCNナノハイブリッド触媒の調製と高効率なクリック反応システムの構築に成功した。4.近年、常温溶融塩「イオン液体」に注目が集まっており、電池電解質やCO_2改質触媒、有機合成用溶媒など、様々な応用が検討されている。本研究では、イミダゾリウム型のイオン液体とセルロース間で生じる相互作用を利用することで、イオン液体固定化セルロースの調製に成功した。イオン液体は優れた機能を有するが、極めて粘度の高い液体であるため、その応用が制限されていた。本研究で調製したイオン液体固定化セルロース紙は、まさに紙として扱えるため、実用性が非常に高い。今後、メカニズムの解明や本技術の応用展開が期待される。

サ ス テ イ ナ ブ ル な environment symbiotic type social の construct に け, reproduction may な セ ル ロ ー ス resources を positive か つ have sharper に using す high ま る が chance っ て い る. This year, なセ and the new regulations なセ ロ ロ ス ス ス are related to the を development of functional materials <s:1> and the く industry った. Results を the following を 4 points にまとめる. 1. シ ラ ン カ ッ プ リ ン グ method に よ り セ ル ロ ー ス filter paper に import し た メ タ ク リ ロ キ シ base を リ パ ー ゼ enzyme immobilization の foot field と す る こ と で, new rules な の open parchment immobilized enzyme 発 に successful し た. Paper-like immobilization enzyme, high <s:1> activity · selectivity 択 を preservation ったまま recycling <s:1> reutilization possibility であった. Environmental type harmonic production に の useful compounds to け た グ リ ー ン な constructs catalyst と し て in future の 応 with unwinding に expect が hold た れ る. 2. セ ル ロ ー ス は, crystalline の ナ ノ フ ィ ブ リ ル と し て grasses, the cell walls of trees の を constitute し て い る. This study で は, そ の strong 靭 な ナ ノ フ ィ ブ リ ル を 2,2,6,6 - tetramethylpiperidine 1 - oxy1 (TEMPO) acidification を using し て take り し, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ と の ハ イ ブ リ ッ ド change と electric 気 characteristics evaluation 価 を line っ た. Results と し て, extremely め て high-strength で フ レ キ シ ブ ル な transparent conductive フ ィ ル ム が have ら れ た (visible light transmittance about 70% シ ー ト resistance about 1, 2 k Ω / /). Youdaoplaceholder0, humidity セ サ サ また と て て <s:1> 応 応 are indicated by possibility for た. 3. The above の TEMPO acidification セ ル ロ ー ス ナ ノ フ ァ イ バ ー は, high crystalline と そ の surface の み に high-density に カ ル ボ キ シ ル を has an し て い る. This study で は, そ の カ ル ボ キ シ ル と を metal import の enough games す る こ と で, セ ル ロ ー ス ナ ノ フ ァ イ バ ー と metal catalyst の fusion ナ ノ マ テ リ ア ル の hit を try み た. に, Cu (I) イ オ ン ー TOCN ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ド catalyst の と high working rate modulation な ク リ ッ ク anti 応 シ ス テ ム built の に success し た. 4. In recent years, room temperature melt salt "イ オ ン liquid" に attention が set ま っ て お り, battery electrolyte や CO_2 reforming catalyst, and organic synthesis with solvent な ど, others 々 な 応 with が beg さ 検 れ て い る. This study で は, イ ミ ダ ゾ リ ウ ム type の イ オ ン liquid と セ ル ロ ー で between ス じ る を interaction using す る こ と で, イ オ ン liquid immobilized セ ル ロ ー ス の modulation に successful し た. イ オ ン liquid は optimal れ た function を have す る が, extremely め て の い high viscosity liquid で あ る た め, そ の 応 limitations with が さ れ て い た. This study で modulation し た イ オ ン liquid immobilized セ ル ロ ー ス paper は, ま さ に paper と し て Cha え る た め, be use sex が に い very high. In the future, メカニズム メカニズム will explain や the application of this technology 応 応 to expand が and expect される.

项目成果

セルロース濾紙固定化リパーゼを用いた非水系エステル交換反応

使用固定在纤维素滤纸上的脂肪酶进行非水酯交换反应

• 发表时间: 2011
• 作者: 古賀大尚;磯貝明;北岡卓也
• 通讯作者: 北岡卓也

結晶性セルロースナノファイバーを足場とする金ナノ粒子合成と触媒機能

以结晶纤维素纳米纤维为支架的金纳米颗粒的合成及其催化功能

• 发表时间: 2010
• 作者: 古賀大尚;北岡卓也;磯貝明
• 通讯作者: 磯貝明

TEMPO酸化セルロースナノファイバーを用いた機能材料開発

使用TEMPO氧化纤维素纳米纤维开发功能材料

• 发表时间: 2011
• 作者: Koga H;et al.;古賀大尚;古賀大尚;Koga H.;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚
• 通讯作者: 古賀大尚

シランカップリング法によるセルロース濾紙のアミノ基修飾と塩基触媒機能

硅烷偶联法对纤维素滤纸的氨基改性及碱催化作用

• 发表时间: 2010
• 作者: Koga H;et al.;古賀大尚;古賀大尚;Koga H.;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚;古賀大尚
• 通讯作者: 古賀大尚

Advances in Materials Science Research, Volume 12 (Paper-structured catalyst composites with a ceramic fiber-network microstructure for energy and environmental applications (Chapter 7))

材料科学研究进展，第 12 卷（具有陶瓷纤维网络微结构的纸结构催化剂复合材料，用于能源和环境应用（第 7 章））

• 发表时间: 2012
• 作者: Koga H.;Kitaoka T.(Joint Authorship)
• 通讯作者: Kitaoka T.(Joint Authorship)