실온 및 대기압에서 사이클로 헥산의 바카라 하는 법에 의해 나일론 원료를 선택적으로 합성합니다

국가 선진 산업 과학 및 기술 연구소 [Nakabachi Ryoji 의장] (이하 "AIST"로 언급) 태양 광 발전 연구 센터 [연구 센터 이사 Matsubara Koji] Sayaama Kazuhiro 최고 연구원, 기능 팀 Mitsuishi Yugo 최고 연구원, Tateno Takuyuki Special Researcher 경제, 무역 산업의 국제 공동 연구 개발 프로젝트 "태양 광 발전을 사용한 유용한 화학 물질의 합성"과 혁신적인 에너지 기술을위한 경제, 무역 및 산업 공동 연구 및 개발 프로젝트의 지원을 받아 바카라 하는 법물 생산 서비스를 제공하고 있습니다반도체 광 전극태양 에너지를 사용하는 데 사용되었습니다사이클로 헥산직접 바카라 하는 법로 인한 나일론과 같은 원료KA 오일 (Cyclohexanone + Cyclohexanol)를 종합하는 기술을 개발했습니다 높은 선택성 (약 99%)으로 실온 및 압력 하에서 반도체 광 전극은 전도성 와이어를 갖는 플레이트-유사 또는 필름 유사 반도체에 연결된 전극이며, 바카라 하는 법-감소 반응을 진행하기 위해 광 조사를 겪는다 이 시점에서 개발 된 기술은 사용자가 태양 에너지와 소량의 전기 에너지에서 부가 가치가있는 유용한 화학 물질을 합성 할 수있는 기술이며 지속 가능한 사회에 기여할 것으로 예상됩니다

이 기술에 대한 자세한 내용은 독일 학술 저널을 참조하십시오Angewandte Chemie International Edition에 온라인 게시 2018 년 7 월 30 일 (중앙 유럽 일광 시간) 또한 국제 회의는 8 월 8 일 요코하마에서 열릴 예정입니다고급 촉매 과학 기술에 관한 제 8 차 도쿄 회의 (TOCAT8)

태양 에너지 및 바카라 하는 법물 광 전극 (왼쪽) 및 광 전극 (오른쪽)을 사용하여 나일론 원료 합성의 개략도

최근 몇 년 동안, 물과 이바카라 하는 법탄소 가스를 원료로 사용하는 수소와 단순 유기물 (연료)을 합성하기 위해 광촉매 전극의 사용에 대한 연구가 적극적으로 수행되었습니다 태양 에너지를 직접 사용하는 광전자 화학 화학 제조 공정이 고효율과 매우 낮은 전압 (외부 전력)으로 실현 될 수 있다면 에너지 절약 및 CO₂배출량을 줄이고 비용을 줄일 것으로 예상되며 유용한 화학 전환 기술로 발전 할 것으로 예상됩니다

반면에, 사이클로 헥산의 바카라 하는 법를 통한 KA 오일의 합성은 나일론 생산에 중요한 과정이며, 전 세계적으로 6 백만 톤이 넘는 연간 생산 과정입니다 현재 KA 오일은 고온과 압력 하에서 다량의 에너지를 사용하여 제조되지만, 선택성을 높이고 환경 조화의 관점에서 혁신적인 새로운 공정의 개발을 위해 고도로 요구되는 것은 어려운 바카라 하는 법 반응입니다

AIST는 이전에 바카라 하는 법물 반도체 광 전극을 개발하여 햇빛 (AIST Press 발표, 2012 년 3 월 12 일) 또한,텅스텐 바카라 하는 법물 (WO₃)과 같은 바카라 하는 법물 반도체 광전질을 사용하여, 우리는 다양한 무기 화합물의 유용한 화학 물질을 합성하는 작업을 수행했으며, 또한 과바카라 하는 법수소, 페르 설파 산, 과산염산과 같은 무기 바카라 하는 법제를 합성하는 효율적인 방법을 개발했습니다 (AIST Press 발표, 2015 년 3 월 6 일)

광전질을 사용한 태양 광을 사용한 화학 제조는 보고서가 거의없는 탐험되지 않은 필드이며 AIST는 지금 까지이 분야의 개발을 이끌고 있습니다 유사하게, 광전질을 사용한 바카라 하는 법 유기 합성 반응에 대한보고는 거의 없었다 광대 한 다양한 유기 반응 중에서, 우리는 시클로 헥산의 바카라 하는 법 반응을 다루기 위해 광 전극의 강한 바카라 하는 법 능력을 활용하여 매우 어렵고 영향을 미쳤다

포화 탄화수소 사이클로 헥산의 C-H 결합은 매우 강력하며, 고온에서 에너지를 적용하거나 고도로 반응성이 높은 바카라 하는 법제를 사용하여 결합을 파괴하거나 활성화해야합니다 나는 고기 전기 화학 전압을 사용하여 귀금속 전극과 탄소 전극을 사용하여 절단을 시도했지만 거의 KA 오일은 생성되지 않았습니다 이번에는 얇은 텅스텐 바카라 하는 법물 반도체 광 전극이 약간의 외부 전압으로 시뮬레이션 된 햇빛에 적용될 때 KA 오일을 선택적으로 합성 할 수 있음을 발견했습니다

텅스텐 바카라 하는 법물 박막의 반도체 광 전극은 전도성 유리에 텅스틱 산을 함유하는 전구체 용액을 만드는 데 사용됩니다스핀 코트대기에서 발사하여 쉽게 생성 할 수 있습니다 제조 된 반도체 광 전극 및 카운터 전극을 단일-챔버 반응 용기에 넣고, 시클로 헥산 및 질산을 함유하는 반응 용액을 사용하여 햇빛을 산소로 용해 된 산소로 방사하는 것을 시뮬레이션 할 때 KA 오일을 생성 하였다 이 반응은 단지 준-스 유노-레이 조사만으로 약간 수행 될 수 있지만, 외부 전압이 적용되면 생산 속도가 크게 개선되어 최대 약 6 배에 도달합니다 (그림 1) 제조 된 텅스텐 바카라 하는 법물 반도체 광 전극은 안정적이고 여러 번 사용 된 후에도 아무런 문제없이 작동했습니다 반면에, 시뮬레이션 된 햇빛이 조사되지 않으면 전류는 2V 이하의 외부 전압에서 흐르지 않으며 KA 오일은 생성되지 않습니다 또한 산소가 없으면 KA 오일이 생산되지 않았습니다

바카라 하는 법 반응의 예상 메커니즘은 그림 2에 나와 있습니다이 반응에서와 같이,이 반응에서와 같이, 라디칼 중간체를 통한 산소 및 반응을 사용한 바카라 하는 법 반응은 다양한 부작용을 유발하여 선택성을 향상시키기가 어려울 수 있지만 반응에서 얻은 바카라 하는 법 생성물을 분석 할 때 CO₂매우 적은 제작, 카일제품 선택성99%이상이며, 이번에 개발 된 바카라 하는 법물 반도체 광 전극 시스템은 매우 선택적이라는 것이 밝혀졌다 텅스텐 바카라 하는 법물 표면의 우수한 촉매는 인자로 간주된다 예상 반응 메커니즘을 기반으로전류 흐름에 대한 제품 활용의 명백한 효율성76%에 도달했습니다

위에서 언급했듯이, 태양 에너지를 사용하여 광전 화학 반응을 통해 산업용으로 산업용으로 부가가치가있는 화학 제품인 KA 오일은 정상 온도 및 압력 하에서 저렴한 사이클로 헥산 및 산소로부터 산소로부터 선택적으로 합성되었다는 사실은 광전자 성 반응에 의한 합성이 어려운 유기 합성 반응을 수행 할 때 유용하다는 것을 나타낸다

그림 1 : 현재 광전기 화학 반응에 의한 KA 오일 생산에 대한 외부 전압의 영향

그림 2 : 예상 Cyclohexane에서 KA 오일의 반응 메커니즘

이 기사에서와 같이, 우리는 유기 및 무기의 다양한 고효율 반응을 계속 개발하여 광전 화학적 유용한 화학 물질의 생산을 실질적으로 활용하기 위해 거의 100% 선택성으로 얻어지고 반응에 필요한 외부 전압은 솔라 에너지에 의해 크게 감소됩니다

◆ 반도체 광 전극

이 연구에서 텅스텐 바카라 하는 법물을 사용한 반도체 광 전극의 경우, 반도체에 빛이 흡수 될 때, 원자가 대역의 전자 (e^-)는 전도 대역으로 뛰어 들었습니다 이 전도 밴드의 전자는 보조 전원의 작용에 의해 카운터 전극으로 보내지고, 산소 감소는 카운터 전극에서 수행된다 한편, 원자가 밴드는 전자의 빈 껍질을 가지고 있으며이 부분에서 양전하로 충전 된 구멍 (H⁺)를 수행 할 수 있습니다 구멍은 다른 물질의 전자를 쉽게 도난 당합니다 (즉, 바카라 하는 법) 이 구멍의 바카라 하는 법 능력은 매우 강하고, 사이클로 헥산에서 강한 C-H 결합을 절단하여 수소가 양성자에 유발합니다 (H⁺)로 제거되는 메커니즘에 의해 진행되는 것으로 추정되고도 1과 같이 급진적 중간체를 생성하는 것으로 추정된다 2[참조로 돌아 가기]

◆ Cyclohexane

석유로부터 벤젠의 수소화를 줄임으로써 얻은 가장 흔한 주기적 포화 탄화수소 중 하나 아래 그림과 같이 육각형 탄소주기 화합물이며 화학 공식은 C₆H₁₂그것은 종종 KA 오일 생산을 통해 나일론 및 유기 용매를위한 원료로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ KA 오일

사이클로 헥사 논과 시클로 헥사 놀의 혼합물 나일론의 원료 인 아 디프 산, 헥사 메틸렌 디아민 및 ε- 카프로 락탐을 생산하는 것 외에도 유기 용매로도 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

사이클로 헥사 논

사이클로 헥사 놀

◆ 텅스텐 바카라 하는 법물 (wo₃)

TUNGSTEN TRIOXIDE라고도하는 가시 광선 응답 성이있는 황색 광 촉매 그것은 강한 산들 사이에서도 화학적으로 안정적이고 다루기 쉽고, 전형적인 광촉매 인 바카라 하는 법 티타늄에 해당하는 강한 바카라 하는 법 전력을 나타냅니다 또한 실내 사용을위한 환경 정제를위한 광촉매로서 실질적으로 사용되었습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 스핀 코트

고속도로를 떨어 뜨려 고속으로 회전하고 용매를 제거하여 박막을 형성하는 기판에 용액을 적용하는 방법[참조로 돌아 가기]

◆ 제품 선택성

생성 된 바카라 하는 법 생성물의 비율은 원하는 제품으로 표시됩니다 KA 오일 합성에 대한이 연구에서, 사이클로 헥산의 완전한 분해가 진행되면, CO₂세대 갈등 사이클로 헥산의 한 분자에서 6 개의 분자 Co₂생성되는 것으로 생각되며,이를 고려한 다음 방정식을 사용하여 계산됩니다 CO₂관찰되었습니다
제품 선택성 = (KA 석유 생산량) ÷ (KA 석유 생산량 +1/6 CO₂생성 금액) x 100 [참조로 돌아 가기]

◆ 현재 흐름을위한 제품 활용의 명백한 효율성

원하는 제품을 생산하는 데 사용 된 흐르는 전류의 백분율을 보여줍니다 명백한 전류 효율 또는Faraday또한 효율성이라고도합니다 반응에 관여하는 전자의 수를 가정 할 때 계산된다[참조로 돌아 가기]