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Development of functional hydrogel for immobilization of hetero poly acid

用于固定杂多酸的功能性水凝胶的开发

基本信息

批准号：
22K04829
负责人：
後藤健彦
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究ではヘテロポリ酸を高分子ゲルに水素結合を利用して固定化した新たな固体酸触媒の固定機構の解明と性能向上する方法について検討するためにヘテロポリ酸のプロトンと相互作用できるエーテル系高分子を用いることで、水中で安定に使えるヘテロポリ酸/高分子ゲル酸性複合体不均一酸触媒を調製した。まず、高分子ゲルの官能基を変えることで親・疎水性、膨潤特性およびヘテロポリ酸の含有率、ヘテロポリ酸の種類を変えることで酸点量や酸触媒活性を変化させた様々な種類のヘテロポリ酸/高分子ゲル複合材料を合成し、蒸留水中で洗浄後、熱重量分析により、ゲル中のヘテロポリ酸の残存率を求める。ゲル中のヘテロポリ酸残存率とエーテル構造の割合の関係を検討し、ヘテロポリ酸を固定するのに適した合成条件を検討した。エーテル系高分子として、エチレングリコール鎖長の異なるポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレートを用い、架橋剤にトリエチレングリコールジメタクリレートを用いてゲルを合成した。水中での膨潤度は、エチレングリコール鎖長が4のゲルが最も大きかった。これは、エチレングリコール成分が多くなるほどゲルの親水性が高くなるためだと思われる。一方で、水洗浄後のゲル中のHPA残存率とエーテル構造の割合の関係を検討した結果、洗浄後のHPA残存率は、それぞれ最大で約40wt％で、大きな違いは見られなかった。従って、触媒の保持にゲルの膨潤度（ポリマーの密度）は、影響を与えないと考えられる。そこで、メタノールで洗浄を行ったところいずれのゲルもHPAを保持することはできなかった。以上より、ゲルのHPA保持にはポリマーとHPAの間に水分子が存在することが必要で、水分子がポリマーHPA間の水素結合を促進していると考えられる。

In this study, the use and immobilization of solid acid catalyst immobilized mechanism were studied. The preparation of heterogeneous acid catalyst was studied. The functional group of polymer is changed, the affinity, the water content, the swelling property, the content of acid, the type of acid, the acid point, the activity of acid catalyst, the type of acid/polymer composite is synthesized, washed in distilled water, and the residual rate of acid is determined by thermogravimetric analysis. The relationship between the residual acid and the structure of the compound is discussed, and the suitable synthesis conditions of the compound are discussed. The system is composed of a high component and a bridge component. The swelling degree of water is different, and the length of water is different. The water affinity is high, and the water affinity is high. The maximum HPA residual rate after washing is about 40wt% and the maximum HPA residual rate after washing is about 40wt%. The swelling degree (density) of the catalyst and the catalyst is maintained. The first is to maintain the HPA and the second is to maintain the HPA. The above mentioned HPA is necessary for the existence of HPA molecules.