バイオ燃料合成を目的とした金属・ナノカーボン複合触媒の低コスト合成法の開発

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本研究は、ガス導入水中アーク法を用いて炭素と金属の複合材料を合成し、バイオディーゼル合成触媒合成触媒として使用できる触媒能力を付加することである。この研究は近年特に注目されているエネルギー問題に対応するものであり、化石燃料の使用を減少させるために貢献するものである。平成25年度は、Feナノ粒子分散カーボンナノホーンをガス導入水中アーク法によって合成し、その表面をスルポ化することより固体酸触媒とする実験を行った。結果として成功し、生成物の酸点の密度が極めて高い値になった。触媒の性能を付加するための焼成温度やFeの含有量などの生成条件も最適化し、触媒活性をさらに高めるための条件を探索した。バイオディーゼルを合成するためには遊離脂肪酸をエステル化する反応と、油脂(トリグリセリド)をエステル交換反応によって脂肪酸メチルエステルに変換する反応が必要である。バイオディーゼル合成実験を遊離脂肪酸(パルミチン酸)を用いて行ったところ、本研究で合成した触媒は特に遊離脂肪酸のエステル化を促進する効果が高いことが分かった。油脂のエステル交換反応についても実験を行ったが、遊離脂肪酸のエステル化反応と犀鞍すると低い反応性となった。油脂の分子量を変えてエステル交換反応をすると、反応性が比較的高い分子量が存在することがわかった。油脂と遊離脂肪酸を同時にバイオディーゼルに変換する実験も行った。結果として、遊離脂肪酸との反応がまず選択的に進み、その後に油脂のエステル交換反応が起こることが分かった。