1998 Fiscal Year Annual Research Report
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09555246
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大塚 潔 東京工業大学, 工学部, 教授 (60016532)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
志賀 昭信 住友化学工業(株), 筑波研究所, 研究理事
山中 一郎 東京工業大学, 工学部, 助教授 (90240051)
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| Keywords | プロパン / アセトン / 活性酸素 / バナジウム / パラジウム / 水素酸素電池 / 部分酸化 / フェノール |
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| Research Abstract |
省資源・省エネルギーの立場から、これまであまり化学工業の原料として利用されていなかったベンゼンやプロパンなどの単純炭化水素の利用が注目されている。単純炭化水素は化学的に安定で、これを温和な条件で対応するアルコールやケトンなどに選択的に酸化する事は学術的にも大変興味ある事である。我々の研究グループは、ベンゼンやプロパンを直接部分酸化可能な新規酸化反応システムとして、水素・酸素電池反応を利用して陰極上で酸素を還元的に活性化し、炭化水素を部分酸化する方法を考案した。平成9年度は、常温常圧の極めて温和な条件下フェノールが選択的に生成すること見出している。また、ベンゼンよりも反応性に乏しい低級アルカンのプロパンの部分酸化を目標にカソードおよび反応システムの構築を試み、気相成長カーボンファイバー(VGCF)にパラジウム黒と酸化鉄を一所に添加した時に顕著なプロパン酸化活性が発現することを見出した。平成10年度は9年度の結果をふまえ、より高活性なカソード触媒を設計・調製した。その結果、酸化鉄の変わりにバナジウム化合物を添加するとプロパン部分酸化活性が向上することを見出した。このカソード触媒の作用機構について検討を行った結果、a)VGCFは電子伝導体として機能、b)パラジウム黒は酸素を2電子還元し過酸化水素種を生成すると同時にバナジウムを3価に還元する還元反応中心として機能、c)バナジウムは3価に還元され、過酸化水素種(b)を活性化して活性酸素種を発生させ、プロパンを部分酸化する、酸化反応中心として機能していることが解った。この結果から、高活性なカソード触媒を構築するにはバナジウムを原子レベルでパラジウム上に担持することが必要であると考えた。この作業仮説に基づき、バナジウムオキシ・アセチルアセトナート錯体を担持したところ、プロパン部分酸化活性が飛躍的に向上することを見出した。
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Research Products
(7 results)
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[Publications] Kiyoshi OTSUKA: "Reductive Activation of Oxygen for Partial Oxidation of Light alkanes" Studies Surf.Sci. & Catal.117. 15-24 (1998)
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[Publications] Kiyoshi OTSUKA: "Electrochemical Cells as Reactors for Selective Oxygenation of Hydrocarbons at Low Temperature" Catal.Today. 41. 311-325 (1998)
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[Publications] Kiyoshi OTSUKA: "Oxidation of Methane and Benzene with Oxygen Catalysed by Reduced Vanadium Species at 40°C" J.Mol.Catal.A. 133. 251-254 (1998)
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[Publications] Kiyoshi OTSUKA: "Oxidation of Benzene to Benzoquinone during Electrolysis of Water over the Carbon Fiber-Anode" Chem.Lett..1059-1060 (1998)
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[Publications] Kiyoshi OTSUKA: "Selective Synthesis of MeCHO by C2H4-(O2+NO)Cell System" Chem.Commun.2105-2106 (1998)
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[Publications] "Partial Oxidation of Light Alkanes by NOx in the Gas Phase" Catal.Today. 45. 23-28 (1998)
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[Publications] 大塚 潔: "ケミカルコジェネレーションプロセスへの期待" 触媒. 40. 26-27 (1998)
