異種元素複合ドープカーボンアロイ担体を用いた革新的水素化触媒の開発

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本年度は、窒素ドープ処理したカーボンを担体としたPd担持触媒を調製し、その水素化触媒活性を評価した。その結果、水素化触媒反応時の生成物選択性が、担体の窒素ドープ処理の有無に依存することが分かった。すなわち、担体カーボンへの異種元素ドープがPd担持触媒の水素化反応選択性制御に有用であることを明らかにした。昨年度（2021年度）は、含窒素ポリマーであるポリアクリロニトリルをホウ素源存在下で熱処理することによりBCNを調製し、調製条件の選択によりB, N導入量、B,N化学状態の制御が可能であることを明らかにした。これらのBCNの分析を進めた結果、BCNの比表面積は数m2/g程度であり、触媒担体として十分な比表面積を示さないことがわかった。そこで本年度は、担体カーボンへの異種元素ドープが担持金属触媒の水素化触媒活性に及ぼす影響を評価するため、担体として高比表面積を有するカーボン材料の一種である活性炭を用いた。具体的には、窒素ドープ処理を行った活性炭を担体としたPd担持触媒を調製し、その5-ヒドロキシメチルフルフラール（5-HMF）水素化触媒活性を評価した。その結果、担体への窒素ドープ処理の有無により触媒試験時の水素化生成物選択性が大きく異なることを明らかにした。すなわち、未処理担体を用いた触媒の場合、5-HMFの官能基の水素化が選択的に進行する一方、窒素ドープ処理担体を用いた触媒ではフラン環の水素化が選択的に進行することが分かった。