【研究分野】触媒・化学プロセス

【研究領域課題番号】09305054 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゼオライト / 環境調和プロセス / 触媒 / メタロシリケート / ベックマン転位 / アンモオキシム化 / 芳香族化 / イソブテノール / シクロヘキサノンオキシム / ε-カプロラクタム / チタノシリケート / モルデナイト / シリカライト / ヘプタン / 異性化 / 白金 / オキシム化

【研究成果の概要】

ゼオライトの触媒としての多面的高機能性を利用することで、環境調和型化学プロセス実現のための基礎的知見を得ることを目的とし、シクロヘキサノンのアンモオキシム化、シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位、ヘプタンの異性化、ブタンの芳香族化およびイソペンテノールの合成について検討した。
1.シクロヘキサノンの液相アンモオキシム化に有効な触媒として、チタンを結晶骨格中に組み込んだモルデナイト型およびMCM-22型チタノシリケートを調製した。導入したTi^<4+>がゼオライト骨格中に組み込まれていることを明らかにした。液相アンモオキシム化に対し、これらの触媒が高い活性と選択性をもつことを見いだした。
2.シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位に対し、酸強度を制御した各種ゼオライトを触媒として用い、その中でフェリエライトおよびCa-Aゼオライトが_ε-カプロラクタム生成に高い選択性を示すことを明らかにした。また、速度論的検討から反応機構を推定し、それに基づき溶媒の効果を説明した。
3.白金を固体酸性の異なる各種ゼオライトに担持した二元機能触媒を用い、ヘプタンの異性化を行った。Y型、β型、モルデナイト等を種々の方法で修飾し固体酸性を制御した結果、Pt-βが高い異性化活性をもつことを見いだした。
4.ブタンからの芳香族炭化水素合成に対し、Pt-Ge系金属間化合物を担持したH-ZSM-5ゼオライトが高い活性、選択性、安定性を示すことを明らかにした。
5.イソブテンとホルムアルデヒドからのイソブテノール合成に対し、Feを骨格中に含むMCM-22型チタノシリケートが高い活性、選択性および活性の持続性を示すことを明らかにした。
以上の知見から、これらの反応が環境調和型化学プロセスとして実現可能であることを提言した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1997 - 1999

【配分額】37,300千円 (直接経費: 37,300千円)

【研究分野】環境保全

【研究領域課題番号】06558082 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

環境化学 / 窒素酸化物 / ゼオライト / 酸性雨 / 選択還元 / 銅 / 白金

【研究成果の概要】

本研究ではNOの炭化水素による選択還元反応の実用化のための基礎研究として、1)基礎データの確立、2)反応機構の解明、さらに3)NO_2生成と選択還元特性について検討した。
1)Pt-ZSM-5は水蒸気、二酸化硫黄共存下でも高いNO還元活性を示すこと、Pt交換率50-100%で最大活性が得られること、実排ガス模擬ガス中での1000時間の耐久試験でも高い耐久性を示すこと、を確認した。
2)Cu-ZSM-5上のNO選択還元反応において、吸着エチレンと気相NO+O_2の反応がで還元が進行すること、共存酸素は活性エチレン量を増加させること、等を明らかにした。また銅イオンの酸化還元挙動についてESRスペクトル、CO吸着種のIRスペクトルによって検討した結果、酸化処理温度及び排気温度により銅イオンの酸化還元特性が大きく変化すること、特に573-723Kでは特異的に変化すること、ESR的に酸化あるいは還元が認められない場合でもCu^+量が大きく変化すること等を認めた。さらに触媒活性点と考えられているCu^+のCO吸着実験から、Cu^+には3種の状態があること、その中で非古典的なモノカルボニル吸着種を与えるCu^+のみが気相CO共存時にジカルボニル種形成能を有すること、担体によりその反応性に違いがあること、を明らかにした。
3)NO酸化過程と生成したNO_2の還元過程を分離するため触媒層を2段にし、その中間で炭化水素を導入する実験(IAR法)を試みた。前段の触媒にはPt系、後段はIn系を用いた場合、IAR法が極めて有効な還元法であることを実証した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1994 - 1996

【配分額】13,800千円 (直接経費: 13,800千円)