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

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14058
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 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
• 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: 結晶性複合酸化物触媒 / 選択酸化 / 多元化

研究成果の概要

結晶性Mo3VOx複合酸化物（MoVO）およびε-Keggin型ヘテロポリ酸を基にで構築するMo12M3O40（M = Co, Bi等。以下ε-MoMO）の結晶構造を保ったまま骨格元素置換および金属元素導入を行った。MoVOの場合、アクロレイン選択酸化反応の工業触媒である多元系MoVWCu複合酸化物の組成を実現できた。得られた触媒は工業触媒を凌駕する触媒性能を示した。ε-MoMOの場合、ε-MoCoOにFe2+を導入することで触媒の再酸化速度が著しく向上した。得られた作用はプロピレン選択酸化反応における工業触媒（多元系MoBiCoFe複合酸化物）で見られるFeの添加効果と同様であり、興味深い。

自由記述の分野

触媒化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

工業実触媒の色彩を帯びた結晶性複合酸化物を用いることで、工業触媒として広く用いられる多元系Mo-V複合酸化物および多元系Mo-Bi-Fe-Co複合酸化物の触媒作用を調べた。結晶性Mo3VOxの場合、結晶構造を保ったままWおよびCuを導入することで、アクロレイン選択酸化反応における工業触媒の組成を、結晶構造体で表現できた。この触媒は結晶体でありながら工業触媒より高い活性を示した。本触媒の結晶構造と触媒活性の関係を調べることで工業触媒における各構成金属の役割を明確化できた。得られた成果は将来の酸化物触媒設計における基礎学理を提供するものであり、アカデミアのみならず化学産業への波及が期待できる。