2018 Fiscal Year Research-status Report
メカノケミカルを利用したフルオロペロブスカイト固体塩基触媒の調製と触媒作用の解明
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18K04837
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
飯田 肇 工学院大学, 先進工学部, 講師 (60327723)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥村 和 工学院大学, 先進工学部, 教授 (30294341)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | フルオロペロブスカイト / メカノケミカル / 固体塩基触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、メカノケミカル法により担持フルオロペロブスカイト(以下、ABF3)触媒を調製し、固体塩基触媒としての有効性を明らかにすることである。
平成30年度は、まず担持ABF3触媒のなかでも、炭酸エチレンとエタノールのエステル交換反応において比較的すぐれた活性を示したKMgF3/活性炭触媒に着目して、メカノケミカル処理の条件がABF3相の生成と塩基触媒活性に与える影響について検討を加えた。その結果、従来の乾式操作ではボールミルにより高い機械的エネルギーを加えないとABF3相が生成しなかったが、湿式操作で行なうと混合時に加わる機械的エネルギーが小さな乳鉢混合でもABF3相が生成し、ボールミル混合よりも結晶子が小さな、すなわちABF3が活性炭表面に高分散した触媒が得られることがわかった。混合条件を変えて調製したこれらの触媒について上述の反応を行なったところ、KMgF3結晶子径が小さな触媒ほど高いエステル交換活性を示した。
つぎに、Aサイトの金属をKに固定し、Bサイトの金属をMgからCa，Sr，Znに変えて、活性炭担持ABF3触媒の調製を試みた。Caとした場合は、乾式、湿式ともに乳鉢混合でもABF3相が生成したが、ボールミル混合よりもABF3相の生成割合が低かった。また、Znとした場合は、乾式、湿式ともに乳鉢混合で調製するとABF3相はわずかであったが、湿式ボールミル混合により調製するとABF3の生成割合は70％程度に向上した。一方、Srとした場合は、いずれの調製法においてもABF3相の生成は認められなかった。以上のことは、Bサイト金属のイオン半径が小さいほど温和な条件でABF3相が生成しやすい傾向にあることを示唆しており、今後の触媒調製の最適条件の探索において、重要な指針が得られたと判断される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初、活性炭だけではなく種々の触媒担体を用いたケースについて行なう予定であったが、検討しきれなかった。また、XPSやTPD測定などの物性測定については、装置の不具合等もあり、十分に行うことができていない。一方で、次年度以降行なう予定であった種々の塩基触媒反応については、準備はほぼ完了し一部データが得られており、先行して進めることができている。以上のことから、進捗状況としては、「やや遅れている。」と判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
触媒担体に関する検討など前年度の検討項目が後ろ倒しになったものがあるものの、当初の研究計画に大きな変更点はない。しかし、効率的に研究を進めるために、今年度は以下に示す2点を重点項目として取り組む。
第一は、「AサイトにRbまたはCs、Bサイト金属にSrまたはBaを用いた担持フルオロペロブスカイト(以下、ABF3)固体塩基触媒の調製」である。金属イオンの電気陰性度の観点より、これらの触媒は、これまで調製したKMgF3やKCaF3触媒よりも高い塩基触媒能を有すると予想されるのものの、活性炭を担体とした場合では、ABF3相の生成が認められていない。担体の種類によって、ABF3相の生成の有無に違いがあることがこれまでに確認されていることから、ABF3相が生成し、かつ高分散担持されるような触媒担体の探索を行なう。
第二は、「塩基触媒能と強磁性を併せもつ担持ABF3触媒の調製」である。KFeF3やKCoF3などは強磁性体であることが知られており、強磁性をもつ固体塩基触媒を調製することができれば、反応後に磁力により触媒を反応生成物と容易に分離、再利用することができる利点がある。そこで、これらのABF3のBサイトの一部をアルカリ土類金属に置換して、塩基触媒能と強磁性を併せもつ担持ABF3触媒の調製を試みる。
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| Causes of Carryover |
試薬を購入に要した金額が当初予定より少なかったために、次年度使用額が生じた。
当該助成金は、次年度において、消費税の増税に伴う支出増加に充てる。
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