| 研究課題/領域番号 |
25249114
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| 研究機関 | 中央大学 |
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研究代表者 |
岩本 正和 中央大学, 研究開発機構, 教授 (10108342)
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| 研究分担者 |
田中 大士 中央大学, 研究開発機構, 助教 (00528002)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | プロピレン / エタノール / エチレン / 過酸化水素 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は以下の三点について検討し、有用な成果を得ることができた。
（１）エチレンからプロピレンを合成する接触反応系の構築： ニッケルイオン担持シリカメゾ多孔体の調製法とニッケルイオン担持状態、反応機構の関連を追及した。シリカ上でニッケルイオンがフィロシリケート構造を取っていること、細孔壁上では5員環シリカ上に担持されたNi2+が二量化活性を有していることを明らかにした。
（２）バイオエタノールをプロピレンへ転換する触媒の開発： 我々は、バイオエタノールをプロピレンへ転換するETP反応について検討を進めている。本研究では、ニッケルイオン担持シリカメゾ多孔体、酸化イットリウム－酸化セリウム固溶体およびスカンジウム担持酸化インジウム（Sc/In2O3）を開発した。反応系への水や水素の添加、反応温度、流速等で収率や寿命は大きく変化した。現時点で、Sc/In2O3が最も高い活性を与え、プロピレンの単流収率は60％超に達した。反応機構をパルス法や赤外分光法で検討したところ、アセトアルデヒド、酢酸、アセトンを経由していることが結論できた。わずか炭素2個の化合物であるエタノールにこれまで全く知られていなかった反応経路が存在し、これをプラットフォームとする種々の反応系の構築が可能であることが明らかとなった。
（３）過酸化水素合成等を効率的に勧める触媒系の開拓： 主にPdを触媒とする過酸化水素の直接合成について検討した。Pd上での酸素および水素の吸着状態、吸着ポテンシャルをガウシャン法で推測するとともに実験も行い、Pdがなぜ最適触媒となるかを明らかにした。また、現状の触媒活性を少々改良しても実用触媒とはなり得ないことをシミュレーションにより明示した。現在、これらの知見に基づいて、合成速度をさらに向上させるためPt系の触媒特性改良を進めている。
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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
バイオエタノールのプロピレン化反応は当初計画の収率40％をはるかに越えて、収率60％に達している。この点では予定以上に研究が進行したと言える。しかし、エチレン→プロピレン反応の収率は最大でも20％程度にとどまっており、現時点では改良のための添加物等も効力がないままである。これらの諸点を勘案し、おおむね良好の判断とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
エチレン反応については、ニッケルイオンの担持状態等の解明を行う。
また、エタノールの反応では、酸化インジウム触媒の高活性化、エタノール→イソブテン反応を試みる。過酸化水素合成ではPt系の酸素活性可能がPd系よりもはるかに高いことを生かして、新しい触媒系の創出を試みる。
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