2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the active base metal nanocluster catalyst by using an interfacial structure
| Project/Area Number |
17K06912
|
|---|
| Research Institution | Chiba University |
|---|
Principal Investigator |
一國 伸之 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40261937)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | ナノクラスター / 酸化ニッケル触媒 / 酸化マンガン触媒 / コロイド / XAFS |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，卑金属元素であるマンガン，鉄，コバルト，ニッケルなどをナノサイズ化し，シリカや活性炭などの高比表面積を有する担体上に担持することで，液相反応に安定に使用可能な酸化物ナノクラスター触媒へとすることである。液相反応として分子状酸素を酸化剤としたアルコール酸化反応への応用を目指した。
ニッケルコロイドを前駆体とし，ハイドロタルサイト (HT) 上に酸化ニッケルナノクラスターを構築しベンジルアルコールの酸化的脱水素反応に応用したところ，既存のニッケル酸化物触媒の2倍の活性でベンズアルデヒドを得ることに成功した。HTのみでは反応は進行せず，またHT以外のアルミナ，マグネシア，シリカといった担体を用いた場合では高い活性が得られなかったことからも，ニッケル種と担体の界面で反応が特異的に進行し，高い触媒活性が得られたということを明らかにした。
マンガンコロイドをシリカに担持し，室温での酸化処理を行なったマンガン酸化物ナノクラスターを得たところ，マンガンの担持量を変えることでマンガンの価数も変化し，担持量を増やした方が4価のマンガンが増加することをX線吸収スペクトル (XAFS) から明らかにした。また，この触媒を用いることで，1-フェニルエタノールからアセトフェノンへの酸化反応を塩基を添加することなく，また空気中の酸素を酸化剤として進行させることに成功した。
以上のように，貴金属と比べて豊富である卑金属元素を活用することで，液相でのアルコール酸化反応を塩基の添加をせずに，また酸化剤として大気中の空気を使うことで進行させるという極めて環境調和性の高い反応系の構築につなげることができた。
|
