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

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04837
• Research Institution: Kogakuin University
• Principal Investigator: 飯田 肇 工学院大学, 先進工学部, 准教授 (60327723)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥村 和 工学院大学, 先進工学部, 教授 (30294341)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: フルオロペロブスカイト / メカノケミカル

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に、塩基触媒能と触媒分離を容易にする強磁性を併せもつKMgxFe1-xF3を調製することが可能であることを見いだした。しかし、未反応物であるMg(OH)2や副生物であるK2MgF4などが含まれており、調製条件の検討が必要であった。そこで、メカノケミカル処理における水の添加やKF量の変更により、純度の高いKMgxFe1-xF3の調製を試みた。その結果、水の添加とKF量の増加によって、メカノケミカル反応を促進し、未反応物を低減することができたが、副生物の低減は困難であった。また、Mg/(Mg+Fe)の異なる種々の試料において、磁性特性分析を行ったところ、Mg/(Mg+Fe)=0.2のときに、残留磁気モーメントが最大となることがわかった。
つぎに、KCaF3への強磁性の付与を目的として、メカノケミカルによるKCaxFe1-xF3固溶体の生成を試みたところ、Mgの場合とは異なり、XRDにおいて格子定数の変化が認められなかった。Ca:Fe=8:2の試料は、残留磁気モーメントがFeのみの試料をよりも大きく、炭酸エステルのエステル交換活性がCaのみの試料の半分程度であった。
これまで調製してきたフルオロペロブスカイトは比表面積が低く、活性の向上のためには、メカノケミカル法による担持触媒化が必要であった。そこで、KCaF3の担持触媒化を試みた。その結果、SiO2担持15wt%KCaF3触媒は、無担持触媒であるKCaF3触媒よりもKCaF3結晶子径が小さく、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高い触媒活性を示した。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

コロナ禍のために研究の実施ができない期間があったため。

Strategy for Future Research Activity

今後は、湿式処理の際の溶媒の種類や回転速度、処理時間が生成物組成に及ぼす影響について、検討を加えることによって、純度の高いKMgxFe1-xF3の調製を試みる。また、これまで十分に検討を加えていないＡサイト金属にRb、Csを用いた触媒の調製を試みる。調製した触媒は、クネフェナーゲル縮合や炭酸エステルとアルコールのエステル交換により塩基触媒能を調べる。

Causes of Carryover

コロナ禍のために研究が停止した期間があったために、期間を延長して研究を行う。主な使途は、実験のための試薬類、消耗品費や依頼分析の費用に充てるとともに、成果公表のために論文校閲・投稿料に充てる。