2018 Fiscal Year Annual Research Report
Functional design of catalysts for one-step efficient synthesis of acrylic acid from biomass
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16K18294
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| Research Institution | Suzuka National College of Technology |
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Principal Investigator |
小俣 香織 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (50734133)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | アクリル酸 / グリセロール / バイオマス / アクロレイン / 固体酸 / タングステン / ニオブ / バナジウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
世界的に需要が高まっている超吸水性ポリマーの製造には、アクリル酸が必要不可欠である。グリセロールから脱水反応と酸化反応のツーステップで合成されるアクリル酸をワンステップで合成するための反応機構を学術的に解明し、新しい複合酸化物触媒を開発することにより、アクリル酸の高効率合成技術を構築することが本研究の目的である。この目的を達成するために、本年度は独自に開発したリン酸添加W-V-Nb-O触媒について「リン酸が第２ステップであるアクロレインの酸化反応に及ぼす影響」を調査した。
種々の方法でリン酸を添加したW-V-Nb-O触媒をアクロレイン酸化反応に用いたところ、いずれの方法でリン酸を添加した場合もW-V-Nb-Oに比べてアクリル酸選択率が低下した。 特にW-V-Nb-O前駆体をリン酸水溶液に暴露する過程を含む平衡吸着法(P/WVNb_ad)と蒸発乾固法(P/WVNb_ev)でリン酸添加した触媒ではアクリル酸選択率の大幅な低下がみられた。そこでICP発光分光分析により各触媒を構成する元素の量比を調査したところ、P/WVNb_adでは、アクロレイン酸化の活性点となるVの含有率がリン酸無添加W-V-Nb-Oの半分以下にまで大きく低下していることが明らかになった。これは、P/WVNb_ad調製時にW-V-Nb-O前駆体のVがリン酸水溶液中に溶出したためであると考えられる。またP/WVNb_evでは、V含有率の低下は見られなかったものの、XRD測定によってわずかに不純物相が検出された。調製時に溶出したV種が乾燥過程で再度触媒表面に吸着して不純物相を形成し、アクリル酸選択性を低下させると考えられる。一方、水熱合成法でリン酸を添加したPWVNbでは、Vの溶出によるアクリル酸選択性の低下が抑制されることがわかった。
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