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Honma Group

RESEARCH INTERESTS


超臨界流体(水・二酸化炭素)をキーワードに、実験と理論(計算)の両面から研究を行っています。実験と計算を相補的に活用することで、超臨界流体に関する新規な理論、メカニズムの確立を目指しています。また、理論的裏付けに基づいた超臨界流体を用いた各種工業プロセスの開発を目指します。

研究内容



高温高圧水中での糖類変換反応の解析

Reactions in supercritical water

木質バイオマスを超臨界水で処理すると様々な有用化合物を迅速に得られることが知られていますが、その反応機構や制御因子については構成素反応が膨大なために把握・利用が容易ではありません。本研究では、バイオマス変換の中間生成物のグルコースから各種生成物を得る反応について、脱水反応とレトロアルドール反応に着目して研究を行っています。

高温高圧水中でのプラスチックからのモノマー回収

Reactions in supercritical water

フレキシブル基板を構成するポリイミドはジアミンとジカルボン酸から作られる高分子で、芳香環による分子間力が強いためポリマーの中でも安定性が高いことが知られています。このため、使用済みのフレキシブル基板のリサイクルプロセスでは、ポリマーの回収が放棄され、銅の回収のために熱分解されています。本研究ではイオン積の高い亜臨界水を用いてポリイミドを加水分解するケミカルリサイクルを行っています。

超臨界水を反応場とした有機反応プロセスの研究

Reactions in supercritical water

高温高圧環境下にある水は誘電率が低下してイオン積が高まることが知られています。このため、有機物を溶解させ、その中で有機反応を進行させれば、有機溶媒を使わない環境に調和した化学プロセスを構築することができます。私たちはこれまでにアンモニアを窒素原としたβ-アミノ酸の合成やイミド化合物、複素環式芳香族化合物の合成を行っています。

超臨界乾燥を用いた酸化チタンエアロゲルの合成

Supercritical carbon dioxide drying

酸化チタン光触媒は一般に粉末状で提供されますが、基材への固定化にバインダーを使用します。このため触媒として有効な表面がバインダーによって覆われ、触媒活性が低下する課題があります。本研究ではゾルゲル法で合成した酸化チタンゲルを超臨界乾燥でエアロゲルにすることで、酸化チタンのみで構造体を形成し、機材が必要とされるプロセスからバインダーを省略することを目指して研究を行っております。

密度汎関数法による超臨界水中でのグリセルアルデヒド変換反応に対する水の役割

Role of water on glyceraldehyde hydrolysis in supercritical water: A Density functional theory study

グリセルアルデヒドは超臨界水中でのグルコース変換反応における中間生成物として重要であり、脱水反応とレトロアルドール反応が同時に怒ります。本研究では密度汎関数法を用いて、グリセルアルデヒドの脱水・レトロアルドール反応の活性化エネルギーを算出し、水の関与による触媒効果を検討しました。計算からレトロアルドール反応が優勢であり、水の触媒効果は脱水反応で高いことを明らかにしました。

QM/MM法を用いた超臨界水中での有機反応に対する水の役割の解明

Role of water on chemical reacion in supercritical water: a hybrid quantum mechanics / molecular mechanis study

QM/MM法は反応に関与する部分を量子化学計算で、周囲の溶媒環境を古典力学で表現することで、計算速度と制度を両立させる分子シミュレーションです。本研究では、これまで超臨界水中でのギ酸・グリセルアルデヒド・ホルムアルデヒドの県間反応を解析し、反応過程の遷移構造に対する水和状態が超臨界水の反応性と密接に関連することを明らかにしている


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Material and Biological Engineering Course
Department of Industrial System Engineering
National Institute of Technology, Hachinohe College
16-1 Uwanotai, Tamonoki-Aza, Hachinohe, 039-1192, JAPAN