開發連續式催化系統應用於木質纖維素衍生物轉換及製備無毒抗菌泡棉
- 刊登日期: 2021-02-09
| 執行方法及步驟 | 本次研究計畫主要為設計並開發異相催化劑，目標開發濾材式含銅及TEMPO複合材料並應用於連續流香草醇的氧化反應上 (如圖1)，且有高效率、高選擇性的轉換率、產品易分離及催化劑易回收再使用之特性 。而轉換所獲得之香草醛可進一步利用其抗菌性及特殊官能基作為羥基單體，因聚胺基甲酸酯(Polyurethane; PU)應用廣泛，2020年市場達378億美金，以香草醛之羥基與異氰酸酯反應產生胺基甲酸酯鍵結，香草醛芳香環可增加材料性能，以蓖麻油及其甘油酯為生質多元醇並溶解香草醛，使用環境友善性製程合成香草醛基質PU發泡體。 |
| 執行績效 | 此外針對木質纖維素廢棄物衍生化合物之轉換高價化，進一步開發了一種異相三明治型催化系統(如圖2)，其結合 HKUST-1 網和接枝在碳布上的 TEMPO作為異相催化系統，可以在 120°C 下 60 分鐘實現 100% 的轉化率、100% 的選擇性和 100% 的香草醛產率。 這種將香草醇完全轉化為香草醛的過程幾乎超過了文獻中其他工藝的所有數值，成為一種穩定且可重複使用的複合催化系統，用於將香草醇氧化為香草醛。香草醛基質PU發泡體(如圖3)：添加香草醛降低發泡體密度為84.3至70.6 kg/m3，壓縮強度控制為8.5至166.4 kPa，耐溶劑之重量保留率均於95%以上。  所開發出來的PU foams對大腸桿菌和金黃色葡葡萄球菌之抗菌效率達84.4 & 95.7 % (如圖4)  |
| 結論與建議 | 本計畫很榮幸且感恩地獲得Enable Center以及杜武青教授之支持，得以探索本計畫構想，為此技術的實現往前邁進一步。本計畫今年度成果中已成功開發濾材式含銅及TEMPO複合材料並應用於連續流香草醇的氧化反應上，而轉換所獲得之香草醛研發成高性能又具香氣之低密度和軟硬質香草醛發泡體產品樣品，團隊具有樣品給予廠商或其他單位觀摩，未來可進行推廣、合作放大製程獲最佳化產品條件。 |
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