| 研究概要 |
4族から6族の金属酸化物、複合酸化物について、ユニット合成法により酸素八面体構造モレキュラーシーブを合成し、広範に新規物質事例を示すとともに、その細孔内への小分子の吸着と活性化の化学、またその特徴を活かした触媒反応を展開することを目的に研究を遂行した。
1.ユニット合成による4族、5族、6族を構成元素とする酸素八面体構造モレキュラーシーブ様複合酸化物の合成展開と触媒作用検討
基材となる6族元素をタングステンに固定し、4族、5族としてジルコニア、タンタル、ニオブ、バナジウム、タングステンをそれぞれ組み合わせ、すなわちW-Zr-O, W-Ta-O, W-Nb-O, W-V-Oの合成を進めた。いずれの場合にもアンモニウムイオンを固体中に含み、特徴ある棒状結晶を生成した。固体内アンモニウムイオンを加熱により取り除くと、ミクロ細孔が形成された。このようにして合成した複合酸化物は同元素からなる従来の酸化物に比べ格段に酸触媒活性があることを見出した。また、W-Ta-Oは光触媒活性があることも見出した。現在、より結晶性の高い材料へと合成を進め、また様々な角度から構造解析を進めている。
2.還元によるMo-V-O複合酸化物のミクロ細孔サイズ制御とアルカン酸化活性の関係
この酸化物はMoを主構成元素としているため、価数の変化が容易に起こる。触媒を還元すると小分子の吸着量が減少することが分かり、還元によってミクロ細孔サイズが制御できることが分かった。一方、酸化触媒活性は還元により向上し、更なる還元で触媒は不活性化した。これらのことから、アルカン分子のサイズがミクロ細孔サイズと適合するときに最も活性が高くなる細孔による分子強調効果が初めて観測された。この効果によりメタンの酸化も進行することが分かった。
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