2015 Fiscal Year Annual Research Report
ゼオライト骨格の原子配列制御による高選択的反応場の構築
Publicly Offered Research
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
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| Project/Area Number |
26106508
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
横井 俊之 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (00401125)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ゼオライト / 骨格内Al位置制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
MFI型ゼオライト、ZSM-5において、有機・無機カチオンのサイズ・種類・電荷がヘテロ原子の位置に影響を及ぼすことを見いだしている。最近では、合成ゲル中にNa+存在下、アルコール共存させてZSM-5の結晶化を行うことで、より精密に骨格内 Al 原子の位置を制御することにも成功した。H27年度において、ZSM-5の酸点、すなわちAl位置が酸触媒性能に及ぼす影響を検討した。
酸点位置の異なるZSM-5はNaカチオン共存下、tetrapropylammonium (TPA)、pentaerythritol (PET), trimethylolethane (TME), 1,4-butanediol (1,4-BDO), 1,6-hexanediol (1,6-HDO)を用いて合成した。また有機分子を用いないでもZSM-5を合成した（Freeと表記）。
合成したサンプルに対し、Hexaneと3-methylpentaneの接触分解を行い、それぞれの分解速度の比に基づく「constraint index (CI)値(= kHX/k3MP)」を算出した。3-MPの二分子反応による分解はかさ高い遷移状態を経由するため、狭いチャネル内では立体的規制を受ける。したがって、広いインターセクションに存在する酸点の割合が高いほど、一分子反応に比べて活性化エネルギーが小さな二分子反応がより進行すると考えられる。つまり、反応場が空間的に狭いときにはCI値は高くなる。CI値の序列は、[TME+Na] > [TBO+Na] > [PET+Na] > [Na] > [PDO+Na] > [TPA+Na]となり、用いるアルコールの種類によりAl位置を制御できることが分かった。
酸触媒反応であるMethanol to Olefins（MTO）を実施し、Al位置がMTO反応活性に及ぼす影響を検討した。触媒寿命とCI値の序列が一致していることが分かり、MTO反応では空間的に狭いところにAlを配置することで長寿命化することができることが分かった。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(3 results)
