Development of functional hydrogel for immobilization of hetero poly acid

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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。