新規な固体超強酸触媒の合成とその触媒作用

• Project/Area Number: 02640360
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 物理化学一般
• Research Institution: Hakodate National College of Technology
• Principal Investigator: 日野 誠 函館工業高等専門学校, 助教授 (40041917)
• Project Period (FY): 1990
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1990)
• Budget Amount: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 1990: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 固体超強酸 / 複合酸化物 / アルカンの異性化 / 酸化ジルコニウム

Research Abstract

ハロゲン化合物や硫酸を担持しない、金属酸化物のみによる新規な固体超強酸触媒の合成を目的として研究を進めたところ、モリブデンおよびタングステンを含浸させることで酸化ジルコニウム上に超強酸性を発現させることができることを見い出したので結果を以下に要約する。
1.固体超強酸は、Zr(OH)_4あるいは無定形のZrO_2にメタタングステン酸アンモニウムを含浸させることで得られる。担持量はW金属にして13W%が最も良く、タングステン酸との湿式混練によっても調製可能である。この触媒はSiO_2ーAl_2O_3が全く活性を示さない30℃でのペンタン、50℃でのブタンの反応に高い活性を示す。最高の活性は800〜850℃という非常に高い温度で焼成した時である。
2.指示薬法によるWO_3/ZrO_2(800℃焼成)の酸強度はH_0【less than or equal】-14.52であり、金属酸化物のみでこれほどの酸性を発現された例はまだ報告されていない。X線回折、表面積の測定からZrO_2の結晶形の転移および結晶化が著しく阻止されていることが観測された。
3.担体として用いるジルコニウムは水酸化物か無定形であることが重要で、結晶化したZrO_2に担持しても超強酸は得られない。
4.モリブデン酸をM_0金属にして5W%となるように含浸させても超強酸が得られる。最適焼成温度は700〜800℃であり、酸強度はH_0=-13である。この触媒は酸触媒反応の他、酸化反応にも効果的であることがわかった。
5.他の金属酸化物を担体とした場合の活性も調べたところ、タングステン担持でFe_2O_3、TiO_2、SnO_2にも同様な効果が認められた。ペンタンの反応に対する活性の序列はZrO_2》TiO_2,SnO_2〉Fe_2O_3となった。