• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2020 年度 実績報告書

Moを基盤とした結晶性複合酸化物の結晶構造と触媒活性の関係の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K14058
研究機関神奈川大学

研究代表者

石川 理史  神奈川大学, 工学部, 助教 (60813350)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード結晶性Mo3VOx複合酸化物 / ε-Keggin型ヘテロポリ酸 / 元素多様性 / 酸化触媒
研究実績の概要

本研究では結晶性Mo3VO11.2複合酸化物(C-MoVO)およびε-Keggin型ヘテロポリ酸で構成される結晶性Mo12M3O40(ε-MoMO)への金属導入および骨格金属置換に立脚した高活性な触媒創出を目的とした。
C-MoVOに関する研究ではアクロレイン(ACR)選択酸化反応をターゲットとした。本反応ではMo、Vを主元素とし、これにWやCuなどの添加金属が加えられた多元系Mo-V複合酸化物が工業触媒として用いられている。これまでの研究により、C-MoVOは工業触媒を凌駕する触媒活性を示すこと、結晶構造中の7員環近傍で反応が進行することが分かっている。本研究ではC-MoVOの結晶構造を保ったままWおよびCuの導入に成功した。C-MoVOは水分圧を減少させるとACR酸化活性が大きく減少したが、Wを導入することでその様な減少は見られなくなった。Wの導入により水の解離吸着が促進されたことに起因する。Cuの導入によりACR転化率は微減した。一方、アクリル酸(AA)選択率は92%程度から97%程度へ増大した。WおよびCuの双方の触媒作用を併せ持つC-MoVWCuOと工業用モデル触媒のMoVWCuSbOを比較したところ、これらは同様の物理化学的性質を示し、かつ同様の触媒局所構造を備えていた。以上のことから、C-MoVWCuOが本反応における工業実触媒の真の触媒活性構造と結論した。
ε-MoMOに関する研究では、Mを様々に変えた種々試料を合成し、これにFe2+を導入して酸素吸着測定を行った。Mの種類によって酸素吸着能は著しく異なった。様々な分析により、Fe2+は分子酸素の開裂を促進することが分かった。Mがレドックス可能な元素の場合、開裂した酸素原子がバルク内に運ばれ、バルク全体が酸化されることが分かった。触媒の再酸化作用を考察する上で貴重な知見が得られた。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Thermally Induced Transformation of Sb-Containing Trigonal Mo3VOx to Orthorhombic Mo3VOx and Its Effect on the Catalytic Ammoxidation of Propane2020

    • 著者名/発表者名
      Inukai Shoma、Ishikawa Satoshi、Tanabe Toyokazu、Jing Yuan、Toyao Takashi、Shimizu Ken-Ichi、Ueda Wataru
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 32 ページ: 1506~1516

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.9b04534

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of High Dimensionally Structured Mo-Fe Mixed Metal Oxide and Its Catalytic Activity for Selective Oxidation of Methanol2020

    • 著者名/発表者名
      Shimoda Kosuke、Ishikawa Satoshi、Tashiro Masaya、Kumaki Masahiro、Hiyoshi Norihito、Ueda Wataru
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 59 ページ: 5252~5255

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b03713

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Oxidation of Methacrolein over Crystalline Mo3VOx Catalysts and Comparison of Their Catalytic Properties with Heteropoly Acid Catalysts2020

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Satoshi、Noda Nagisa、Wada Masaki、Tsurumi Shota、Ueda Wataru
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 10 ページ: 10535~10545

    • DOI

      10.1021/acscatal.0c02530

    • 査読あり
  • [学会発表] アクロレイン選択酸化反応用工業触媒としての 多元系Mo-V 複合酸化物の触媒活性場の考察2021

    • 著者名/発表者名
      石川 理史・山田 雄大・樫尾 直樹・下田 光祐・野田 渚紗・村山 徹・上田 渉
    • 学会等名
      第127回触媒討論会
  • [学会発表] メタクロレイン酸化とアクロレイン酸化における結晶性Mo3VOx複合酸化物の触媒活性差に関する考察2020

    • 著者名/発表者名
      野田 渚紗・石川 理史・上田 渉
    • 学会等名
      第126回触媒討論会
  • [学会発表] エタン酸化反応における結晶性斜方晶Mo3VOx複合酸化物の触媒活性場2020

    • 著者名/発表者名
      青木 和沙・石川 理史・上田 渉
    • 学会等名
      第126回触媒討論会
  • [学会発表] {Mo6O21}6-5員環ユニットを基盤としたMoおよびW酸化物の合成と 酸化触媒機能2020

    • 著者名/発表者名
      下田 光祐・宮沢 真維・石川 理史・上田 渉
    • 学会等名
      第126回触媒討論会
  • [学会発表] Oxidation Catalysis over Crystalline Mo3VOx Catalysts2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ishikawa・Wataru Ueda
    • 学会等名
      錯体化学会第70回討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] Oxidation Catalysis over Crystalline Mo3VOx Catalysts for Selective oxidation of Ethane and Acrolein2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ishikawa・Wataru Ueda
    • 学会等名
      KSIEC-JPI joint symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 結晶性Mo3VOxへのGaの導入とプロパンアンモ酸化活性2020

    • 著者名/発表者名
      石川 理史・田中 良裕・上田 渉
    • 学会等名
      第50回石油・石油化学討論会
  • [備考]

    • URL

      http://apchem2.kanagawa-u.ac.jp/uedalab/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi