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産総研、砂から有機ケイ素を製造する新技術を開発

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産総研、砂から有機ケイ素を製造する新技術を開発

産業技術総合研究所は、ケイ素化学産業の基幹原料の一つで、自動車・太陽光発電用部材などさまざまな用途に使用される有機ケイ素材料の原料として有望な「テトラアルコキシシラン」を効率的に製造する技術を開発した。

新技術は、砂の主成分であるシリカと、アルコールとの反応により、砂から有機ケイ素原料を直接製造することを可能とし、従来の金属ケイ素を経由する製造工程が不要になる。この成果により、高機能な有機ケイ素部材の製造を省エネルギー化することで、同材料を用いた多様な製品の低コスト化に寄与し、有機ケイ素材料の利用拡大が期待される。

この技術の詳細は、5月22~23日に東京国際フォーラム(東京都千代田区)で開催される「第3回 JACI/GSCシンポジウム」で発表される。

テトラアルコキシシランは、化学式の上ではシリカとアルコールとの反応で生成し、その際に水が副生する。しかし、逆の反応であるテトラアルコキシシランと水からシリカとアルコールが生成する反応の方がはるかに進行しやすいため、今まではシリカとアルコールとの反応でテトラアルコキシシランを合成することは困難であった。

今回、シリカとアルコールとの反応系に、副生する水を除去するための有機脱水剤を加えると、テトラアルコキシシランが一段階で得られることがわかった。また、この反応系に二酸化炭素と、触媒として金属アルコキシドとアルカリ金属水酸化物を共存させることで、反応のさらなる高効率化を実現した。

産総研は、今後、有機脱水剤や触媒を改良することで、反応のさらなる効率化を図る。また、多様なケイ素源やアルコール種への適用性について検証を行うとともに、有機脱水剤の再生や触媒のリサイクルについての検討を進め、テトラアルコキシシランの現行製造法に対するコスト優位性を評価するとともに、スケールアップ検討も実施し、数年後の実用化を目指す。

【参考】
産総研 - 砂の主成分であるシリカからケイ素化学産業の基幹原料を効率的に合成
NEDO - シリカから有機ケイ素原料を効率的に合成

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