メタンからの含酸素化合物の合成のための触媒設計

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08225207
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 辰巳 敬 東京大学, 工学部(試), 助教授 (30101108)
• キーワード: メタン / 部分酸化 / モリブデン触媒 / バナジウム触媒 / メソポーラスモレキュラーシ-ブ

研究概要

本研究ではメタンからメタノールやホルムアルデヒドを効率よく合成する触媒の開発を目的とした。メタンを部分酸化してメタノールとするのは極めて困難とされてきたが、それはメタンよりもメタノールの反応性が高く、メタノールの逐次酸化によるCOやCO_2の生成を防ぐのが困難なためであると考え、メタノール、ホルムアルデヒドの収率が高く、かつCO、CO_2の副生を最小限とする触媒の開発を目指し、逐次酸化を防ぐ観点から触媒の設計に取り組みそのための構造の制御を目指した。具体的には、モリブデン、バナジウム、チタンを構造規則性を有するメソポーラスシリカMCM-41に取り込んだ触媒を調製し、それらの金属を高分散させる手法により高機能化を試みた。
モリブデンやバナジウムを含んだMCM-41系の触媒のメソポーラス構造はXRDから確認できた。同一のメタン転化率で比較すると、モリブデン酸アンモニウムを用いて水熱合成した触媒でもっとも高いホルムアルデヒド選択性を与えた。モリブデン酸カリウムを用いて水熱合成すると選択性が低く、MCM-41に含浸担持すると活性は低かった。モリブデンの担持法が水熱合成か含浸法かによらず、細孔径が5.5ÅのSilicalite-1系に比べて細孔径が27ÅのMCM-41系が含酸素化合物選択性が高くなる傾向を示すことが分かった。これは細孔が大きいために逐次的な酸化がより抑制できたためと見なすことが出来る。なお、Vは酸化反応活性がMoより高く、V担持触媒ではMo担持触媒に比べて低いホルムアルデヒド生成活性しか観察されなかった。

研究成果

• [文献書誌] T.Tatsumi: "Synthesis of Titanium-Contaning Mesoporous Molecular Sieves with a Cubic Structure" J.Chem.Soc.Chem.Commun.,. 145-146 (1996)
• [文献書誌] T.Tatsumi: "Ammoximation of Cyclic Ketones on TS-1 and Amorphous TiO_2-SiO_2" J.Catal.,. 161. 576-570 (1996)
• [文献書誌] T.Tatsumi: "Alkane Oxidation on Vanadium Silicalite as Compared with That on Titanium Silicalite Heterogeneous Hydrocarbon Oxidation" ACS Symposium Series,American Chemical Society,. 638. 374-383 (1996)
• [文献書誌] T.Tatsumi: "Synthesis of Titanium-Contaning Mesoporous Molecular Sieves with a Cubic Structure," Stud.Surf.Sci.Catal.,. 105. 93-100 (1997)
• [文献書誌] T.Tatsumi: "Synthesis of Titanium-Containing MCM-41" Microporous Materials,. (in press). (1997)
• [文献書誌] T.Tatsumi: "Metallozeolites and Application in Catalysis" Current Opinion in Solid State & Material Science,. (in press). (1997)