アクセシビリティーの高い強ブレンステッド酸性固体触媒の開発と応用

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未利用資源の有効利用などのため，大細孔に突き出た強ブレンステッド酸点を持つ触媒材料の開発を目指している．2022年度には以下の成果を得た．YFI（YNU-5）型ゼオライトについては，合成・NH4イオン交換・焼成によって酸点が広い12-12-8-ring system（以後12rS）から先に発現し，イオン交換率が高まると狭いisolated 8-ring（以後i8r）に強酸点が発現すること，脱Alでは12rSの酸点が失われ，i8rの強酸点が残ること，劣化は12rSでは起きず，外表面や有機化合物がi8rに入る場合に起きることなどがわかった．この対策の第一歩としてAgイオン交換と還元手法を開発した．他方，塩基処理によりメソ孔を形成し、続く酸処理によって脱アルミニウムを行い，有効な酸点と階層構造をあわせ持つYNU-5触媒の調製に初めて成功した．ヘキサン接触分解における炭素析出の抑制は脱Alのみでもある程度可能であったが，階層構造の導入によって触媒性能がさらに向上した．またシリカの化学蒸着によって2-メチルナフタレンメチル化で形状選択性が発現した．シリカ塩基処理MFI（ZSM-5）型ゼオライトについては，360℃程度の炭化水素溶媒共存下ではポリプロピレンと溶媒分子の分解がミクロ細孔内で進行するので形状選択性が発現し，溶媒として嵩高い分子を用いると，ポリプロピレンを全てナフサ相当の炭化水素まで分解しつつ，溶媒を回収できることがわかった．これは廃プラスチックのリサイクルのための強力な技術となる．シリカモノレイヤーについてはアルキル多環芳香族の選択的脱アルキル化によるベンゼン誘導体生成に関する総説を出版した．ゼオライト上のCoを触媒とするメタンによるベンゼンメチル化も，開いた空間に突き出す強酸点を必要とすることがわかった．