| 研究課題/領域番号 |
15360427
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
触媒・資源化学プロセス
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
原 亨和 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教授 (70272713)
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| 研究分担者 |
野村 淳子 東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (60234936)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
14,900千円 (直接経費: 14,900千円)
2005年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
2004年度: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円)
2003年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
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| キーワード | 固体強酸 / ブレンステッド酸 / ポリアニオンナノシート / 層状金属酸化物 / 硫酸 / 触媒 / 固体酸触媒 / エステル化反応 / 加水分解反応 / 架橋型水酸基 / 酸触媒反応 / 固体酸 |
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| 研究概要 |
プロトン交換したカチオン交換性層状金属酸化物は固体強酸のポテンシャルをもつ材料であるが、狭い層間にあるブレンステッド酸を反応に利用することはできない。しかし、ある種の層状金属酸化物のアニオン性2次元金属酸化物単結晶シート-ポリアニオンナノシート-をソフトケミカル的手法で剥離し、これをランダムに再凝集させると、このブレンステッド酸は表面に露出し、反応に利用できるようになることを申請者は見出した。これまでの研究から、HTiNbO_5、HNb_3O_8等のいくつかのポリアニオンナノシートが新しい固体強酸触媒としてエステル化反応、加水分解反応といった酸触媒反応に高い活性を示すことが明らかになっている。特にHNb_3O_8ポリアニオンナノシートは現在工業的に使われている固体酸触媒含水ニオブ酸の2倍以上の酸触媒活性を示すことが見出されている。これらのポリアニオンナノシートではそれを構成する金属酸化物オクタヘドラル上に形成される架橋型水酸基M-OH-Nb(M:Ti,Ta,Nb)が90%以上の濃硫酸の酸強度をもつ強酸点として働いていることが^<13>C-MAS-NMRによって明らかにされた。一方、この架橋型水酸基を形成しないポリアニオンナノシートでは酸触媒活性は全く示さない。現在、これらの知見に基づいて、更に高性能な固体強酸を設計している。
また、報告者は新しい発想に基づいて開発した革新的な固体強酸が硫酸触媒の代替となることを見出した。この固体強酸は10〜20個の芳香族6員環からなる多環式芳香族炭化水素で構成されたアモルファスカーボンであり、全炭素原子の約10%にスルホン酸基が結合している。この安定かつ不溶性の基質に結合したスルホン酸基は非常に高い触媒能、化学的・熱的安定性をもつ。
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