2019 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of solid base by dehydration of metal hydroxide using metal alkoxide
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18K04831
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| Research Institution | Hokkaido University of Education |
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Principal Investigator |
松橋 博美 北海道教育大学, 教育学部, 教授 (70192341)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 固体塩基触媒 / アルカリ土類金属酸化物 / アルカリ土類金属水酸化物 / 金属アルコキシド / 脱水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルカリ土類金属水酸化物の脱水を，アルコキシドとの反応を活用して行うことを構想した。前年度までの成果を受けて，Ba(OH)2・H2OとAl(OCH(CH3)2)3の組み合わせと，Sr(OH)2・8H2OおよびSr(OH)2とAl(OCH(CH3)2)3，Sr(OH)28H2OとSi(OC2H5)4の組み合わせについて検討した。
酢酸エチルに溶解したAl(OCH(CH3)2)3と，固相のBa(OH)2・H2Oとの固－液界面反応を使って，BaO-Al2O3固体塩基触媒を合成した。Ba(OH)2・H2Oと等モルのAl(OCH(CH3)2)3を用いて合成した試料を673 Kで熱処理した触媒が，ジアセトンアルコールの逆アルドール反応に最も高い活性を示した。Ba(OH)2の脱水がアルコキシドとの反応のため，大きく低温側にシフトしたことが分かった。
Sr(OH)2・8H2OおよびSr(OH)2とAl(OCH(CH3)2)3を混合し，混錬，かく拌，ろ過，乾燥，焼成してSrO-Al2O3を得た。Sr(OH)2・8H2Oから得たSrO-Al2O3は，塩基触媒反応である逆アルドール反応に高活性を示し，活性はモル比1：1の場合でSr(OH)2の約4倍，Sr(OH)2・8H2Oから得た触媒や物理混合で合成した触媒の約2倍であった。この組み合わせでも金属水酸化物の脱水反応が大きく低温側にシフトしていた。活性種は，Al2O3に高度に分散したSrOであると思われた。
Sr(OH)2・8H2OとSi(OC2H5)4との反応では，Sr(OH)2の融解（約750 K）より低温で重量減少が終わっていることから，この組みあわせでも反応温度が大きく低温側にシフトしたことが分かった。活性は673 Kでの活性化でのみ見られたことから，SiO2マトリクスに高度に分散したSrOであると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では，最初の段階として金属水酸化物のOH基と金属アルコキシドが容易に反応することを確かめる事としている。水酸化物としてSr(OH)2とSr(OH)2・8H2Oを用い，金属アルコキシドをAl(OCH(CH3)2)3として，イソプロパノールを溶媒に固体と液体の界面での反応の進行を検証したところ，反応の進行が確認できた。また，Ba(OH)2・H2OとAl(OCH(CH3)2)3，Sr(OH)2・8H2OとSi(OC2H5)4の組み合わせにおいても，金属水酸化物の脱水がアルコキシドとの反応のため，大きく低温側にシフトしたことが分かった。いずれの組み合わせにおいても，金属水酸化物の脱水が水酸化物の融点より低温で進行する，最も活性の高い触媒では，BaOやSrOという活性種が観察できない，さらに高温で処理するとアルミン酸塩やケイ酸塩となって不活性となる，という共通点が確認できたことから，おおむね順調に進展している と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
金属水酸化物の脱水が水酸化物の融点より低温で進行する，最も活性の高い触媒では，BaOやSrOという活性種が観察できない，さらに恒温で処理するとアルミン酸塩やケイ酸塩となって不活性となる，という共通点が確認できたことから，金属水酸化物と金属アルコキシドの組み合わせを代え，Sr(OH)2・8H2OとZr(OC3H7)4について検討を行う。Ca(OH)2 をZr(OC3H7)4で処理すると酸性が発現するという報告を踏まえ，生成した複合酸化物の酸塩基性質を詳細に検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
2020年3月開催の，第125回触媒討論会で成果発表を予定していたが，新型コロナウイルスのため中止となったことにより，その分の旅費が繰越となった。
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