高分散担持金属-金属酸化物触媒を用いた液相酸化プロセスの開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555247
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 辰巳 敬 東京大学, 工学部(試), 助教授 (30101108)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 博朗 東ソー(株), 南陽研究所, 所長 ; 戴 連欣 東京大学, 工学部(試), 助手 (90262071)
• Keywords: 部分酸化 / チタノシリケート / メソポーラスモレキュラーシ-プ

Research Abstract

本研究では炭化水素からメタノールやホルムアルデヒドを効率よく合成する触媒の開発を目的とした。メタンを部分酸化してメタノールとするのは極めて困難とされてきたが、それはメタンよりもメタノールの反応性が高く、メタノールの逐次酸化によるCOやCO_2の生成を防ぐのが困難なためであると考え、メタノール、ホルムアルデヒドの収率が高く、かつCO、CO_2の副生を最小限とする触媒の開発を目指し、逐次酸化を防ぐ観点から触媒の設計に取り組みそのための構造の制御を目指した。具体的には、モリブデン、バナジウム、チタンを構造規則性を有するメソポーラスシリカMCM-41に取り込んだ触媒を調製し、それらの金属を高分散させる手法により高機能化を試みた。
Mo-MCM-41系の触媒では、同一のメタン転化率で比較すると、モリブデン酸アンモニウムを用いて水熱合成した触媒でもっとも高いホルムアルデヒド選択性を与えた。Moの担持法が水熱合成か含浸法かによらず、細孔径が5.5ÅのSilicalite-1系に比べて細孔系が27ÅのMCM-41京が含酸素化合物選択性が高くなる傾向を示すことが分かった。これは細孔が大きいために逐次的な酸化がより抑制できるためと見なすことが出来る。なお、Vは酸化反応性がMoより高く、V担持触媒ではMo担持触媒に比べて低いホルムアルデヒド生成活性しか観察されなかった。また、TS-1にPdを担持することにより酸素-水素の混合ガスを用いてメタンからホルムアルデヒドを合成出来ることが分かった。水素を添加しない系ではホルムアルデヒドの生成なくCO_2のみが生成した。

Research Products

• [Publications] T.Tatsumi: "Synthesis of Titanium-Contaning Mesoporous Molecular Sieves with a Cubic Structure" J.Chem.Soc.Chem.Commum. 145-146 (1996)
• [Publications] T.Tatsumi: "Ammoximation of Cyclic Ketones on TS-1 and Amorphous TiO_2-SiO_2" J.Catal. 161. 576-570 (1996)
• [Publications] T.Tatsumi: "Alkane Oxidation on Vanadium Silicalite as Compared with That on Titanium Silicalite Heterogeneous Hydorocarbon Oxidation" ACS Symposium Series,American Chemical Society,. 638. 374-383 (1996)
• [Publications] T.Tatsumi: "Synthesis of Titanium-Containing Mesoporous Molecular Sieves with a Cubic" Structure,Stud.Surf.Sci.Catal. 105. 93-100 (1997)
• [Publications] T.Tatsumi: "Synthesis of Titanium-Containing MCM-41 Microporous Materials" Microporous Matcrials. (in press). (1997)
• [Publications] T.Tatsumi: "Metallozeolites and Application in Catalysis" Current Opinion in Solid State & Material Science. (in press). (1997)