炭素担持金属触媒によるセルロース転換反応の研究

碳载金属催化剂纤维素转化反应研究

• 批准号: 11J03322
• 负责人: 駒野谷 将
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J03322/
• 关键词: セルロース; 炭素担持ルテニウム触媒; 加水分解; 加水分解水素化; 加水分解不均化; グルコース; ソルビトール; グルコン酸; 固体触媒; 担持金属触媒; キャラクタリゼーション; バイオマス転換

当研究員はこれまで炭素担持ルテニウム触媒(Ru/C)がセルロースからグルコースへの加水分解反応に高活性かつ高耐久性を示すことを見出している。本年度の研究では触媒系の拡張を目的とし、セルロース加水分解水素化および加水分解不均化反応の検討を実施した。セルロース加水分解水素化反応には従来2MPa以上の高圧水素が必須であったが、近年当研究員らはRu/Cを用いることにより水素圧を1MPa未満に低減することに成功している。一方、本反応系におけるソルビトール収率は40%未満に制限されており、収率を向上できれば意義深い。本目的の達成には反応系の問題点解明が必須であると考え、速度論的解析を検討した。経時変化の確認から、本反応は(1)セルロース加水分解、(2)グルコース水素化、(3)グルコース熱分解、および(4)ソルビトール水素化分解の4種類の素反応により構成されていることが分かった。ここで、シミュレーションから反応時間を短時間化することにより(4)パスの影響を無視できることが分かったので、短時間で反応を完結させるために律速段階である(1)パスの加速を検討した。その結果、触媒とセルロースとを混合粉砕することにより(1)パスが約10倍加速され、ソルビトール収率は約70%に増大した。本結果は既報の高水素圧条件の値と遜色が無く、低水素圧条件でのソルビトール収率の向上に成功した。上記研究からRu/Cは高い加水分解および水素化活性を有することが分かり、より複雑な反応系に展開できると考えた。種々の検討の結果、Ru/Cがセロオリゴ糖の加水分解不均化反応に高活性を示し、ソルビトールおよびグルコン酸の同時合成に成功した。従来必須であった添加剤(酸化剤、還元剤など)を用いずに反応を進行できたことから、グリーンな触媒反応系を設計できたと結論する。

When the researcher Kasumi Tan is in charge of the Ru/C Catalyst (Ru/C) KasumiルコースへのAdd water to decompose and react with high activity and high durability. This year's research was carried out on the catalytic system's catalytic system, the purpose of which is to decompose water into water, and to decompose water into water, and to decompose it into a non-homogeneous reaction system. It is necessary to add water to decompose water and react it with water to produce high-pressure water content of more than 2MPa. It has been researched in recent years. Researcher Ru/C has succeeded in reducing the water pressure of 1MPa using water-soluble water. On the one hand, this reaction system has a におけるソルビトール yield of 40%, which is not restricted, and the yield is upward and has a profound meaning. In order to achieve this purpose, it is necessary to clarify the problem points of the reaction system and to analyze the velocity theory. Confirmation of 経时変化のから, 本濜は (1) セルロース hydrolysis, (2) グルコース hydration, (3) グルコースThermal decomposition, および(4)ソルビトールhydration decomposition の4 types of のprime reaction により constitute されていることが分かった.ここで、シミュレーションからReaction timeをShort-time transformationすることにより(4)パスのeffectをignoreできることが分かったので、Short-term でreflectionをComplete させるためにtempo step stage である(1)パスのAccelerate を検検曰た. The result of その, catalyst とセルロースとを mixed powder 砕することにより(1)パThe スが is accelerated され by about 10 times, and the ソルビトール yield is about 70% and the に大した. This result shows that the conditions of high water pressure are inferior and the yield is high, and the yield of low water pressure is improved and successful. The above research shows that Ru/C has high hydrolysis activity and hydration activity, and has been divided into two parts, and the reaction system has been developed and tested. The result of the kind of research, Ru/Cがセロオリゴsugarのadded water decomposition uneven reaction にHighly active をしし and ソルビトールおよびグルコン acid の were successfully synthesized at the same time. It is necessary to use であったadditive agent (acidifying agent, rejuvenating agent) and いずにreaction agent. Line design and conclusion of the catalytic reaction system.

项目成果

炭素担持ルテニウム触媒のセルロース加水分解活性とキャラクタリゼーション

碳载钌催化剂的纤维素水解活性及表征

• 发表时间: 2011
• 作者: 駒野谷将;小林広和;原賢二;福岡淳
• 通讯作者: 福岡淳

Catalysis and characterization of carbon-supported ruthenium for cellulose hydrolysis

• DOI: 10.1016/j.apcata.2011.08.039
• 发表时间: 2011-11
• 期刊: Applied Catalysis A-general
• 影响因子: 5.5
• 作者: T. Komanoya;Hirokazu Kobayashi;K. Hara;W. Chun;A. Fukuoka