ジルコニウム系メゾ多孔体の特徴を活かした新しい固体触媒反応系の開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16760614
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 山本 孝 東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (70361756)
• Keywords: 固体超強酸 / 複合酸化物多孔体 / 酸化ジルコニウム / 酸化タングステン / 酸化モリブデン / アニオン交換法

Research Abstract

本年度は固体超強酸触媒としての応用が期待されるタングステン-ジルコニウム(W-Zr)およびモリブデン-ジルコニウム(Mo-Zr)複合酸化物のヘキサゴナル構造をもつ新規多孔体の合成を試み、調製法の探索および合成した多孔体の構造評価を行った。
多孔体合成にはZr(SO_4)_2・4H_2Oとn-C_<16>H_<33>N(CH_3)_3Brから調製されるヘキサゴナル構造持つジルコニウム-硫酸イオン界面活性剤ミセルメゾ構造体(ZS)を前駆体として用いた。まずZS中の硫酸イオンをモリブデン酸およびタングステン酸イオンと水中303Kでアニオン交換により置換し準安定構造の複合体を調製後、界面活性剤を673Kで焼成除去することにより多孔体化を行った。モリブデンおよびタングステンイオン導入量は交換時の初期pHに依存し、MoではpH 7、WではpH 6付近で最大となった。イオン交換後の試料はすべて母体ZS特有のヘキサゴナル構造を保持していた。初期pHが7付近でMoを導入したMo-Zrはヘキサゴナル相に加えてラメラ相も形成したが焼成後の構造規則性は著しく低下し、表面積はわずかであった。一方、初期pHが10付近で導入したMo-およびW-Zrは焼成後もヘキサゴナル構造を保持し、それぞれ297、260 m^2g^<-1>の高い比表面積を有する多孔体となった。透過型電子顕微鏡観察によりW-Zrでは細孔径1nmの細孔がヘキサゴナル状に規則的に配列していることが確認された。
水溶液中の酸素酸アニオンのイオン種はpHによって変化し、低pHではポリ酸イオンに、高pHではモノオキソアニオンとなることが知られている。以上よりZr系複合酸化物ではモノオキソアニオンが支配的なpH領域での酸素酸アニオン導入が多孔体化に有効であることが示唆された。