| 研究課題/領域番号 |
20K05222
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
山口 修平 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (50397494)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | フェノール合成 / ベンゼン酸化 / 固体触媒 / 遷移金属錯体 / ゼオライト / 過酸化水素 / 1段階反応 / 担体効果 / 選択的水酸化反応 / 不均一系触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、「炭化水素類の選択水酸化反応に対する固体担体の細孔中で発生する遷移金
属活性酸素種の特異的な反応特性を解明すること」を究極の目標とします。これまでに我々は、ゼオライト細孔中に銅・鉄錯体を合成した触媒を用いて環状炭化水素類の選択的直接水酸化反応について研究を進めてきました。本研究課題では、ゼオライトなどの固体の細孔中で生成する遷移金属活性酸素種に関する詳細な検討に着手します。
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| 研究成果の概要 |
フェノールは化学工業において重要な中間体であり、多段階プロセスで工業的に生産されている。例えば、クメン法は3段階プロセスであり、フェノールの商業的な生成方法として最も広く用いられている。一方、環境に優しい酸化剤を用いたベンゼンからフェノールへの直接水酸化が大変注目を集めている。
我々は遷移金属錯体内包ゼオライト触媒を改良して、効率の良いベンゼン酸化触媒の開発を試みた。活性部位の遷移金属錯体部分、生成物捕捉部位のカチオンを最適化することで、ベンゼン酸化活性を向上することができた。さらにメソポーラスゼオライトや層状化合物を担体とすることでさらに活性の高い触媒の開発に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
我々は、ゼオライト空孔内に遷移金属錯体を触媒活性部位として導入し、さらにゼオライトに存在するカチオン部分を生成物捕捉部位として、ベンゼンなどの環状炭化水素類の選択水酸化反応を進行させることに成功した。触媒活性部位とカチオン部位の組合せを考慮して触媒を調製することでベンゼンからフェノールへの一段階での水酸化反応が実現できると考えている。フェノール樹脂などの原料として非常に用途の広いフェノールが一段階の反応プロセスで合成ができれば、従来の多段階の反応プロセスで用いられていた試薬、溶媒、エネルギーなどの大幅な低減が期待でき、環境・エネルギー問題に大きく貢献できると考えられる。
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