| 研究課題/領域番号 |
16K06859
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| 研究機関 | 工学院大学 |
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研究代表者 |
奥村 和 工学院大学, 先進工学部, 教授 (30294341)
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| 研究分担者 |
飯田 肇 工学院大学, 先進工学部, 講師 (60327723)
石井 晃 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (70183001)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | タングステン / チタニア / フリーデル・クラフツ反応 |
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| 研究実績の概要 |
平成２８年度ではヘキサゴナル構造を有する結晶性酸化タングステンを水熱合成法で調製していたが、表面積が低いために活性が低いという問題点があった。そこで平成29年度ではタングステンを担体に担持し高表面積化を試みることにした。さまざまな担体（ゼオライト、シリカ、アルミナ、チタニア、ニオビア）をスクリーニングした結果、ルチル構造を有するチタニアを担体に用いた触媒がアニソールとオクタン酸によるフリーデル・クラフツアシル化反応に活性を示すことを見出した。また担持量について検討し、２０重量パーセントを頂点として幅広い組成で活性を示すことが分かった。さらに雰囲気を変えて熱処理による前処理をおこなった結果、窒素中、４００－５００ ℃で前処理をおこなった触媒が高い活性を示した。窒素中で熱処理をおこなった触媒を粉末X線回折およびX線吸収スペクトルによって構造解析したところ、凝集した酸化タングステン種が観察された。したがってチタニア表面上でクラスター状に凝集した酸化タングステンの表面の一部が窒素中で焼成する際に前駆体に含まれていたアンモニウムイオンまたはアンモニアによって還元され、４－５価程度の低価数のタングステン種が生成し、これが酸性質を発現したものと推測した。現在、アンモニア昇温脱離法により酸性質を解析しており、なぜチタニアを担体としたタングステン触媒が特異的にアシル化反応に活性を示すのかという点を明らかにする予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成28年度は結晶性酸化タングステン触媒に注力していたが活性の向上が限界に達していたと考えらえたため、平成29年度は新たに担持タングステン触媒について検討し、チタニアを担体とした酸化タングステン触媒がフリーデル・クラフツ反応に高活性を示すことを見出した。この触媒の活性はタングステンあたりでは従来検討してきた晶性酸化タングステン触媒の活性よりも高いため、おおむね順調に進展していると判断される。
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| 今後の研究の推進方策 |
アンモニア昇温脱離法により酸性質を解析し、なぜルチル構造を有するチタニアを担体としたタングステン触媒が特異的に活性を示すのかという点を明らかにする。調製した触媒の再利用性を検討することで、WO3/TiO2触媒の実用化の可能性を検討する。またWO3/TiO2を水素によって還元し、活性点の数を増やすことでのWO3/TiO2触媒の活性を高めた触媒を使用し、酢酸によるトルエンのアシル化反応を実施する。さらに水熱合成法によってWO3-TiO2触媒を調製し、高活性化を図る予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初は触媒反応を実施するための反応装置の購入に充てる予定であったが、常圧で反応が実施可能なアニソールとオクタン酸による反応を中心に実施したため、反応装置を購入しなかったことが次年度使用額が生じた理由である。平成30年度ではチタンとタングステンの原料を混合し、チタンを含むタングステン酸化物結晶を合成するための水熱合成用ステンレス容器を購入する予定である。
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