ゼオライト骨格外アルミニウムに起因する強い固体酸の発現制御とその触媒作用

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650809
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 丹羽 幹 鳥取大学, 工学部, 教授 (10023334)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥村 和 鳥取大学, 工学部, 助手 (30294341) ; 片田 直仲 鳥取大学, 工学部, 助教授 (00243379)
• Keywords: ゼオライト / 酸性質 / 骨格外アルミニウム / ZSN-5 / USY / アンモニア昇温脱離法 / EDTA / クラッチング反応

Research Abstract

これまで含浸法によってアルミナをZSM-5の骨格外に導入することにより、強い酸点が発現することを見出してきた。今年度はさらに酸・塩基処理、およびエチレンジアミン四酢酸(EDTA)処理による骨格外酸点の制御を試みるとともに、本手法をUSY型ゼオライトにも展開した。また骨格外アルミニウムの導入によって発現する強い酸点の構造モデルも提案した。
ZSM-5型ゼオライトを様々なアンモニア水で処理したところ、骨格外Alの分布や濃度を制御することができ、ZSM-5の酸強度分布を変化させることに成功した。アンモニア水の温度や処理温度によって得られるZSM-5の酸性質が変化することがわかった。さらにこのように処理したZSM-5では強い酸点が多く存在するため、アルカンのクラッキング活性を増大させることができた。一方、酸溶液によって処理したZSM-5でも強い酸点が増大するが、アンモニア水によって処理した場合とは異なり、クラッキング活性は低下していた。このように酸処理と塩基性処理では、ZSM-5の酸点に引き起こされる効果は全く異なることを見出した。アンモニア脱離法によるゼオライトの酸性質の定量的測定から、塩基処理によって生成する強い酸点は、骨格内Alと骨格外Alが相互作用することによって発現しているとういう新規な酸点モデルを提案した。
さらにUSY型ゼオライトをEDTA水溶液中で還流することによって、ブレンステッド酸量を増大させると同時に酸強度を変化させることができた。このように処理した触媒ではパラフィン分解活性が著しく向上し、さらに分岐または直鎖アルカンに対する反応選択性を変化させることに成功した。上記のように系統的な手法により、ゼオライトの酸性質を変化させることができた。

Research Products

• [Publications] T.Kunieda, et al.: "Strong Acid Sites Formed by a Combination of Framework Acid Site and Extra-Framework Calion in Porous Materials as Measured by Temperature Programmed Desorption of Ammonia"Proceedings, 12^<th> IZC, MRS. IV. 2549-2556 (1999)
• [Publications] N.Katada, et al: "Acid Property of Y- and Mordenite-Type Zeolites with High Aluminum Concentration under Dry Conditions"J.Phys.Chem.B. 104. 7561-7564 (2000)
• [Publications] Y.Miyamoto, et al.: "Acidity of Zeolite β with Different Si/Al_2 Ratio as Measured by Temperature Programmed Desorption of Ammonia."Micropor, Mesopor. Mater.. 40. 271-281 (2000)
• [Publications] 片田 ら: "アンモニア昇温脱離法による固体酸性質測定"触媒. 42. 218-222 (2000)
• [Publications] 丹羽 ら: "アンモニアの昇温脱離法によるゼオライト固体酸性質の研究"表面. 37. 371-382 (1999)