クリーンな物質変換プロセスを目指した新規固体触媒の開発

Research Project

Project/Area Number	16760626
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Catalyst/Resource chemical process
Research Institution	Hiroshima University
Principal Investigator	川端智則広島大, 工学(系)研究科(研究院), 助手 (70363025)
Project Period (FY)	2004 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000) Fiscal Year 2005: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000) Fiscal Year 2004: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Keywords	ハイドロタルサイト / ニッケル / 分子状酸素 / ベンジルアルコール / MCM-41 / 鉄 / バイヤービリガー酸化反応 / ルイス酸
Research Abstract	共沈法によりMg(Ni)Al-HT触媒を調製し、種々のアルコール類の分子状酸素による酸化反応を行った。非貴金属であるNiを活性成分とする本Mg_<3-x>Ni_xAl-HT触媒(x=0.1〜3)は、Ni担持量の等しいNi/a^^〜-Al_2O_3やNi/MgOなど他の担持Ni触媒よりも遥かに高い活性を示した。特に最も表面積の大きいMg_<2.5>Ni_<0.5>Al-HTでは、次亜塩素酸ソーダを用いる表面Ni量の詳細な検討結果により60℃、5時間でのベンジルアルコールの酸化反応における触媒回転数は19に達することが分かった。この値は、他の担持貴金属触媒に匹敵するものである。EXAFSならびにUV-vis測定の結果から、HT中のNi(II)種は酸素に囲まれた6配位構造をとって、高分散されていることが分かった。Mg_<3-x>Ni_xAl-HT触媒上でのアルコール酸化反応は、先ずAl(III)の酸点上でアルコールがアルコキシドアニオンとして活性化され、これがNi(II)上で活性化された酸素分子と反応して脱水素されて進行すると考えられる。他方、直接水熱合成法により合成したFe-MCM-41触媒を用いると、酸素/ベンズアルデヒドを酸化剤とするケトン類のバイヤービリガー酸化反応が効率良く進行し、相当するラクトン化合物を与えた。MCM-41骨格中に存在する4配位のFe^<3+>種と、その活性点と基質の接触に有利なメソポア構造が重要であり、さらにIR測定の結果から、本酸化反応はケトン類がルイス酸点であるFe^<3+>上で配位活性化され進行すると推察した。以上のように、ハイドロタルサイトやMCM-41の特性を利用すると、安価な触媒材料で新規な固体触媒を精密設計できることを見出した。