高度な分子認識機能をもつ規則性ナノ細孔シリカの創製とその多様化

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19106015
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 辰巳 敬 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (30101108)
• 研究分担者: 野村 淳子 東京工業大学, 資源化学研究所, 准教授 (60234936) ; 横井 俊之 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (00401125) ; 今井 裕之 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (70514610)
• キーワード: ゼオライト / メソポーラスシリカ / 単分散シリカナノ粒子 / 赤外分光法 / 触媒化学

研究概要

H23年度においては、ゼオライト、メソポーラスシリカ、単分散シリカナノ粒子の3つの材料の融合化を実施し、新規な規則性ナノ細孔シリカの開発に取り組んだ。
一例として、粒径50nmの単分散シリカナノ粒子(SNSs)コロイド結晶を鋳型としたカーボンレプリカのメソ細孔内にSi源、Ti源、構造規定剤(SDA)を導入し結晶化を行うことで、ナノサイズ化TS-1のコロイド結晶の調製に成功した。結晶化24時間以降のサンプルはXRDよりMFI型構造に由来する回折ピークが観測でき、SEM観察より、一次粒子は鋳型として用いたSNSsと同様の直径50nm程度の球状形態を有していることが分かった。UV-vis.スペクトルより、ほぼ4配位Ti種のみが存在していることが分かった。これらの結果より、三次元規則性多孔質カーボンを鋳型として用い、この形態を維持したMFI型TS-1ナノゼオライト(Ti-containing zeolitic silica nanospheres:Ti-ZSNSs)の合成に成功したと考えている。Ti-ZSNSsを用い、過酸化水素を酸化剤とし、1-ヘキセンのエポキシ化反応を行ったところ、一般的な方法で合成したTs-1より高い活性を示した。Ti-ZSNSsはMFI型ゼオライトに起因するミクロ細孔、粒子間隙に由来するメソ細孔を有している。このような構造特性が高活性の要因になっていると考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Interlayer-Expanded Microporous Titanosilicate Catalysts with Function alized Hydroxyl Groups (2011)
  • 著者名/発表者名: F.-S.Xiao, B.Xie, H.Zhang, L.Wang, X.Meng, W.Zhang, X.Bao, B.Yilmaz, U.Muller, H.Gies, H.Imai, T.Tatsumi, D.De Vos
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 3 ページ: 1442-1446
  • DOI: DOI:10.1002/cctc.201100144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epoxidation of alkenes and their derivatives over Ti-YNU-1 (2011)
  • 著者名/発表者名: X.Shen, W.Fan,, Y.He, P.Wu, J.Wang, T.Tatsumi
  • 雑誌名: Appl.Catal., A 巻: 401 ページ: 37-45
  • DOI: DOI:10.1016/j.apcata.2011.04.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and catalytic properties of porous Nb-Mo oxide solid acid (2011)
  • 著者名/発表者名: C.Tagusagawa, A.Takagaki, A.Iguchi, K.Takanabe, J.N.Kondo, K.Ebitani, T.Tatsumi, K.Domen
  • 雑誌名: Catal.Today 巻: 164 ページ: 358-363
  • DOI: DOI:10.1016/j.cattod.2010.10.049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interlayer Expansion of the Layered Zeolite Precursor RUB-39 : A Universal Method To Synthesize Functionalized Microporous Silicates (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Gies, U.Muller, B.Yilmaz, T.Tatsumi, B.Xie, F.-S.Xiao, X.Bao, W.Zhang, D.De Vos
  • 雑誌名: Chem.Mater. 巻: 23 ページ: 2545-2554
  • DOI: DOI:10.1021/cm103506q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shape-selective synthesis of methylamines over the RRO zeolite Al-RUB-41 (2011)
  • 著者名/発表者名: B.Tijsebaert, B.Yilmaz, U.Muller, H.Gies, W.Zhang, X.Bao, F.-S.Xiao, T.Tatsumi, D.De Vos
  • 雑誌名: J.Catal. 巻: 278 ページ: 246-252
  • DOI: DOI:10.1016/j.jcat.2010.12.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Al-RUB-41 : a shape-selective zeolite catalyst from a layered silicate (2011)
  • 著者名/発表者名: B.Yilmaz, U.Muller, B.Tijsebaert, D.De Vos, B.Xie, F.-S.Xiao, H.Gies, W.Zhang, X.Bao, H.Imai, T.Tatsumi
  • 雑誌名: Chem.Commun. 巻: 47 ページ: 1812-1814
  • DOI: DOI:10.1039/c0cc03895d
  • 査読あり
• [雑誌論文] A DFT study on the distributions of Al and Broensted acid sites in zeolite MCM-22 (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Li, W.Guo, W.Fan, S.Yuan, J.Li, J.Wang, H.Jiao, T.Tatsumi
  • 雑誌名: J.Mol.Catal.A 巻: 338 ページ: 24-32
  • DOI: DOI:10.1016/j.molcata.2011.01.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel titania hollow nanospheres of size 28±1 nm using soft-templates and their application for lithium-ion rechargeable batte (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Sasidharan, K.Nakashima, N.Gunawardhana, T.Yokoi, M.Inoue, S.Yusa, M.Yoshio, T.Tatsumi
  • 雑誌名: Chem.Commun. 巻: 47 ページ: 6921-6923
  • DOI: DOI:10.1039/c1cc11902h
  • 査読あり
• [雑誌論文] The influence of acidities of boron- and aluminium- containing MFI zeolites on co-reaction of methanol and ethene (2011)
  • 著者名/発表者名: Q.Zhu, J.N.Kondo, T.Yokoi, T.Setoyama, M.Yamaguchi, T.Takewaki, K.Domen, T.Tatsumi
  • 雑誌名: Phys.Chem.Chem.Phys. 巻: 13 ページ: 14598-14605
  • DOI: DOI:10.1039/c1cp20338j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facile control of crystallite size of ZSM-5 catalyst for cracking of hexane (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Mochizuki, T.Yokoi, H.Imai, R.Watanabe, S.Namba, J.N.Kondo, T.Tatsumi
  • 雑誌名: Microporous Mesoporous.Mater. 巻: 145 ページ: 165-171
  • DOI: DOI:10.1016/j.micromeso.2011.05.01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sulfonic acid-functionalized platelet SBA-15 materials as efficient catalysts for biodiesel synthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: S.-Y.Chen, T.Yokoi, C.-Y.Tang, L.-Y.Jang, T.Tatsumi, J.C.C.Chan, S.Cheng
  • 雑誌名: Green Chem 巻: 13 ページ: 2920-2930
  • DOI: DOI:10.1039/c1gc15299h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Usefulness of alkoxyltitanosiloxane for the preparation of mesoporous silica containing a large amount of isolated titanium (2011)
  • 著者名/発表者名: K.-M.Choi, R.Wakabayashi, T.Tatsumi, T.Yokoi, K.Kuroda
  • 雑誌名: J.Colloid Interface Sci 巻: 359 ページ: 240-247
  • DOI: DOI:10.1016/j.jcis.2011.03.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of catalytic properties of interlayer-expanded zeolite Al-MWW via the control of interlayer silylation conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Inagaki, H.Imai, S.Tsujiuchi, H.Yakushiji, T.Yokoi, T.Tatsumi
  • 雑誌名: Microporous Mesoporous.Mater. 巻: 142 ページ: 354-362
  • DOI: DOI:10.1016/j.micromeso.2010.12.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extension of Size of Monodisperse Silica Nanospheres and their Well-ordered Assembly (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Watanabe, T.Yokoi, E.Kobayashi, Y.Otsuka, A.Shimojima, T.Okubo, T.Tatsumi
  • 雑誌名: J.Colloid Interface Sci 巻: 360 ページ: 1-7
  • DOI: DOI:10.1016/j.jcis.2010.09.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Chiral Mesoporous Materials with Helicity Perfectly Controlled (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Yokoi, K.Ogawa, D.Lu, J.N.Kondo, Y.Kubota, T.Tatsumi
  • 雑誌名: Chem.Mater. 巻: 23 ページ: 2014-2016
  • DOI: DOI:10.1021/cm1036666
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Application of Colloidal Nanocrystals of the MFI-type Zeolites (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Watanabe, T.Yokoi, T.Tatsumi
  • 雑誌名: J.Colloid Interface Sci 巻: 356 ページ: 434-441
  • DOI: DOI:10.1016/j.jcis.2011.01.043
  • 査読あり
• [学会発表] Catalytic conversion of glycerol into value-added chemicals over titanosilicate/H_2O_2 system (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yokoi, Naoya Tamura, Hiroyuki Imai, Junko N.Kondo, Takashi Tatsumi
  • 学会等名: 3rd Asia-Oceania Conference on Green and Sustainable Chemistry
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 20111204-20111207
• [学会発表] Dehydration of xylose to furfural over beta zeolite catalysts (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Otomo, Toshiyuki Yokoi, Hiroyuki Imai, Junko N. Kondo, Takashi Tatsumi
  • 学会等名: 3rd Asia-Oceania Conference on Green and Sustainable Chemistry
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 20111204-07
• [学会発表] ZSM-5のSi/Al比が酸性質およびヘキサン接触分解特性に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 望月大司・横井俊之・今井裕之・難波征太郎・野村淳子・辰巳敬
  • 学会等名: 第27回ゼオライト研究発表会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス,大阪
  • 年月日: 20111201-20111202
• [学会発表] 赤外分光法によるMWW型ゼオライトの酸性質評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松永祐一・今井裕之・横井俊之・辰巳敬・野村淳子
  • 学会等名: 第27回ゼオライト研究発表会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス,大阪
  • 年月日: 20111201-20111202
• [学会発表] 修飾Betaゼオライト触媒によるヘキサンの接触分解 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田雄太郎・望月大司・今井裕之・横井俊之・難波征太郎・野村淳子・辰巳敬
  • 学会等名: 第41回石油・石油化学討論会
  • 発表場所: 山口
  • 年月日: 20111110-20111111
• [学会発表] CHA型ゼオライト上でのMTO反応における粒子サイズの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 洞口恵次・今井裕之・横井俊之・野村淳子・辰巳敬
  • 学会等名: 第41回石油・石油化学討論会
  • 発表場所: 山口
  • 年月日: 20111110-20111111
• [学会発表] 種々のアルコールを基質としたチタノシリケートの酸化触媒特性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田村直也・横井俊之・野村淳子・辰巳敬
  • 学会等名: 第41回石油・石油化学討論会
  • 発表場所: 山口
  • 年月日: 20111110-20111111
• [学会発表] ゼオライト触媒上での単糖類の脱水反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大友亮一, 横井俊之, 今井裕之, 野村淳子, 辰巳敬
  • 学会等名: 第108回触媒討論会
  • 発表場所: 北見工業大学,北海道
  • 年月日: 20110920-20110922
• [学会発表] Betaゼオライトを用いたヘキサンの接触分解 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田雄太郎・望月大司・今井裕之・横井俊之・難波征太郎・野村淳子・辰巳敬
  • 学会等名: 第108回触媒討論会
  • 発表場所: 北見工業大学,北海道
  • 年月日: 20110920-20110922
• [学会発表] Al含有量がH-ZSM-5のパラフィン接触分解活性に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 望月大司, 今井裕之, 横井俊之, 難波征太郎, 野村淳子, 辰巳敬
  • 学会等名: 第108回触媒討論会
  • 発表場所: 北見工業大学,北海道
  • 年月日: 20110920-20110922
• [学会発表] MTO初期生成物に与えるゼオライト構造の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山崎弘史, 今井裕之, 横井俊之, 辰巳敬, 野村淳子
  • 学会等名: 第108回触媒討論会
  • 発表場所: 北見工業大学,北海道
  • 年月日: 20110920-20110922
• [学会発表] チタノシリケート/過酸化水素による種々のアルコールの選択酸化反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田村直也・大友亮一・今井裕之・横井俊之・野村淳子・辰巳敬
  • 学会等名: 第108回触媒討論会
  • 発表場所: 北見工業大学,北海道
  • 年月日: 20110920-20110922
• [学会発表] Selective oxidation of glycerol over titanosilicate/H_2O_2 system (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yokoi, Naoya Tamura, Ryoichi Otomo, Hiroyuki Imai, Junko N.Kondo, Takashi Tatsumi
  • 学会等名: 4th International Symposium on "Advanced Micro- and Mesoporous Materials
  • 発表場所: Black sea coast, Bulgaria
  • 年月日: 20110906-20110909
• [学会発表] Improvement of beta zeolite catalysts for dehydration of xylose to furfural (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Otomo, Takeshi Suzuki, Hiroyuki Imai, Toshiyuki Yokoi, Junko N.Kondo, Takashi Tatsumi
  • 学会等名: 13^<th> Korea-Japan Symposium on Catalysis
  • 発表場所: Seogwipo, Korea
  • 年月日: 20110523-20110525
• [学会発表] Colloidal array of silica nanospheres as template for fabricating three-dimensionally ordered metal oxides (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yokoi, Ryota Watanabe, Takashi Tatsumi
  • 学会等名: AIChe 2011 Annual Meeting
  • 発表場所: Minneapolis, USA
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] Trimethylsilylation of Ti-containing Mesoporous Silica Nanospheres as Oxidation Catalyst (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yokoi, Tingting Liu, Hiroyuki Imai, Junko N.Kondo, Takashi Tatsumi
  • 学会等名: 6th International Symposium "Nanoporous Materials-VI
  • 発表場所: Banff, Canada
  • 年月日: 2011-08-23
• [学会発表] Synthesis of Al-containing interlayer-expanded-MWW zeolite with high catalytic performance under neutral conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yokoi, Shun Mizuno, Hiroyuki Imai, Junko N.Kondo, Takashi Tasumi
  • 学会等名: International symposium on Federation of European Zeol ite Associations (5^<th> FEZA)
  • 発表場所: Valencia, Spain
  • 年月日: 2011-07-05
• [備考]
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/~shokubai/top.html
• [産業財産権] アルミノシリケートの製造方法 (2011)
  • 発明者名: 辰巳敬、今井裕之、横井俊之、林幹夫、瀬戸山亨
  • 権利者名: 三菱化学株式会社
  • 産業財産権番号: 特許出願2011-138099
  • 出願年月日: 2011-06-22