CO2の資源化・有効利用と持続可能なエネルギー・化学プロセスの開発
超臨界流体技術を基盤として、ナノ粒子や金属有機構造体（MOF）などの高機能な多孔質材料の設計・合成に取り組んでいます。これらの先進材料を活用し、CO₂の資源化・分離回収、高効率触媒反応、薬剤・化粧品原料の合成、さらには重水素化反応など、多様な化学プロセスの高度化を目指しています。また、環境負荷の低減、省エネルギー化、持続可能なエネルギー・化学プロセスの実現を通じて、カーボンニュートラル社会に貢献する次世代材料・反応技術の創出に挑戦しています。
CO2の再資源化技術の開発（二酸化炭素の水素化および電気化学還元反応）
地球温暖化の主要因である二酸化炭素（CO₂）を、水素化反応や電気化学還元反応を利用して、有用な化学原料や燃料へと変換するCO₂再資源化技術の開発を進めています。特に、超臨界流体技術を活用することで、金属有機構造体（MOF）の細孔内部や表面に金属ナノ粒子を高分散かつ均一に固定化した高機能触媒を調製しています。これらの触媒を用いることで、CO₂変換反応の高効率化・高選択化を実現し、環境負荷の低減とカーボンニュートラル社会の実現に貢献する次世代化学プロセスの構築を目指しています。
3Dプリンターと超臨界流体を用いた抗菌薬等の連続製造システムの開発
3Dプリンターと超臨界流体技術を融合し、高生産性・精密合成・スケールアップに対応可能なフロー型触媒リアクターによる原薬合成システムの開発を進めています。3Dプリンターを用いて、高速混合を実現するミクロンサイズの精密微細構造を設計・作製し、さらに超臨界流体技術を活用してその表面へ金属ナノ粒子を均一に固定化することで、高活性かつ高耐久な触媒リアクターを構築します。これにより、反応効率や選択性の向上、省エネルギー化、連続生産プロセスへの展開を実現し、クロスカップリング反応を利用した抗菌薬などの高効率な原薬製造プロセスへの応用を目指しています。
超臨界二酸化炭素を用いたナノ粒子や多孔質材料の開発
気体の高い拡散性と液体の優れた溶解性を兼ね備えた超臨界流体を活用することで、従来法では困難であった均一な微粒子や高機能な多孔質材料を精密に設計・製造することが可能となります。超臨界流体は、粒子サイズや細孔構造を高度に制御できるだけでなく、有機溶媒の使用量削減にも寄与するため、環境負荷の低減を実現する次世代プロセスとして注目されています。さらに、高性能触媒、二次電池や燃料電池などのエネルギー材料、ドラッグデリバリーシステムをはじめとする医療材料、医薬品・健康食品、化粧品分野など、多岐にわたる産業への応用が期待されています。
農業用ドラックデリバリー資材の開発（肥料や農薬のナノ微粒子化）
農作物の生産に必要な肥料や農薬をナノサイズ化することで、植物への浸透性や吸収性を飛躍的に向上させることができます。従来の肥料や農薬と比較して、より少ない使用量でも高い効果を発揮できるため、資源の有効活用やコスト削減につながります。また、過剰散布を抑制できることから、土壌や水質への環境負荷の低減にも貢献します。さらに、必要な成分を効率的かつ持続的に供給できるため、農作物の品質向上や安定生産が期待され、持続可能な次世代農業技術として注目されています。
超臨界流体の高度利用（超臨界流体とは？）
超臨界状態とは、物質を臨界温度・臨界圧力以上にしたときに現れる特殊な状態で、液体と気体の区別がなくなった状態を指します。この状態では、気体のように高い拡散性を持ちながら、液体のような優れた溶解性も併せ持つため、通常の液体や気体にはない特徴を示します。代表例として超臨界二酸化炭素があり、環境負荷の小さい溶媒として注目されています。超臨界流体は、微粒子合成、抽出、触媒反応、医薬品製造など幅広い分野で利用され、次世代の環境調和型プロセスとして期待されています。当研究室では、超臨界流体を使って様々な化学プロセスの構築を目指します。