研究紹介

概 要
 二酸化炭素(CO2)削減の観点から,CO2を分離・回収し,貯留または利活用する既存技術の高度化や新規技術の開発は化学プロセスにおける解決しなければならない課題の一つです。本研究室では,環境負荷の低い液体として注目されているイオン液体(ILs)や深共融混合物(DEMs)を対象に,圧力・濃度の低いCO2ガスを可逆的且つ化学的に吸収・脱離できる吸収液の開発と,核磁気共鳴(NMR)分光法による反応機構の解明に取り組んでいます。また,CO2を化学的に利用した有価物として炭酸エステル類に着目し,それら化合物を用いた環境低負荷なDEMsや溶媒和イオン液体(SILs)の探索と,NMR法による静的構造や動的挙動(回転,並進)の分子レベルにおける解明も進めています。
キーワード:イオン液体,共融混合物,二酸化炭素,核磁気共鳴法,分子間相互作用,ダイナミクス
1.化学吸収液
 CO2化学吸収液として広く知られているアミン水溶液については,その高い揮発性が問題となっています。近年,イオンのみから構成されるILsや,2種類以上の固体物質から生成されるDEMsが揮発性の低い液体として注目されています。本研究室では,CO2ガスに対して化学吸収性を示すILsやDEMsの開発に取り組んできました。これまでに,ルイス塩基性アニオンを用いたILsや,固体塩基を用いたDEMsの調製に成功し(下図),それらがCO2ガスを化学的に吸収することを明らかとしました。また,後者については,固体物質の混合比を変えることによりDEMsのCO2吸収量が変化し,その性質を制御できることを見出しました。固体塩基を用いたDEMsは,CO2化学吸収液として利用できるだけでなく,塩基性の液体溶液を必要とする様々な用途での使用が期待されます。
2.有価物を用いた液体溶液
 炭酸エステル類やメタノールなどはCO2を原料として化学反応により得ることができる有価物です。我々は,CO2ガスの利活用と固定化の意味から,それら有価物を用いた揮発性の低い液体溶液の探索を重要と位置づけています。本研究室では,簡便な操作で調製できるDEMsやSILsに有価物を用いる試みを行っています(下図)。また,炭酸エステルとLi+電解質から調製されるSILsはLi+二次電池用電解液としての利用が期待できることから,分子レベルにおけるそれら溶液の静的構造や動的挙動(回転,並進)の解明を始めています。