Development of organic-inorganic composites as an acid-base catalyst using layered perovskite-type compounds

使用层状钙钛矿型化合物开发有机-无机复合材料作为酸碱催化剂

• 批准号: 19K05147
• 负责人: 小笠原 正剛
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05147/
• 关键词: 層間架橋体; one-pot反応; インターカレート; Knoevenagel反応; 酸塩基両特性; 臨界ミセル濃度; Dion-Jacobson型層状ペロブスカイト; 有機無機複合体; 塩基触媒; 層状ペロブスカイト型化合物; 塩基触媒活性; インターカレーション; 固体酸; 固体塩基

Dion-Jacobson型層状ペロブスカイト（一般式：A’An-1BnO3n+1）から得られる層間架橋体を無機種として有機無機複合体を調製し，その化学組成により酸-塩基特性を制御する検討を行った。HCa2Nb3O10のAサイトカチオンであるCaをNaとLaに置換すると，酸量が少なく塩基触媒活性の高い層間架橋体を得ることが出来た。この層間架橋体を無機種とした複合体調製において，オクチル基やセチル基を有する第四級アンモニウムイオンを有機種として導入すると新たに塩基点が形成されることを確認した。このとき，テトラメチルアンモニウムイオンでは複合化により塩基触媒活性が低下し，層間架橋体からの検討においても有機種の選択が重要なことが分かった。次に，得られた複合体について酸点と塩基点の両方が必要なone-pot反応の触媒として評価したところ，層間架橋体の酸-塩基特性が反映されNaを含む系では酸触媒活性が低下し塩基触媒活性が向上した。そこで，Aサイト置換に加えてBサイトも部分置換することによる酸特性制御を検討したところ，Tiを含む系において酸-塩基両特性が向上することが示唆された。有機無機複合体の調製に関する基礎的な知見を蓄積するために，層状化合物HCa2Nb3O10と組み合わせる長鎖アルキル基を有する有機種の探索も行った。有機種の親水部に注目した検討として，イミダゾリウムイオンやピロリジニウムイオンについて検討したところ，いずれもインターカレートにより複合体を形成し，その複合体は塩基触媒活性を有することが分かった。同じ調製条件で得られた両複合体を比較すると，イミダゾリウムイオンを含む複合体の有機種量が多かったことから，平面構造の親水部をもつ有機種の方が層間に多く含まれやすいと推定される。

Dion-Jacobson type layered structure (general formula: A ′ An-1BnO3 n+1) is obtained from interlayer bridges, inorganic species and organic-inorganic complexes. HCa2Nb3O10 is a highly active interlayer catalyst with a low acid content. The interlayer bridge is inorganic and the complex modulation is confirmed. The catalyst activity of the interlayer bridge is low, and the selection of the interlayer bridge type is important. Furthermore, it is found that the acid-base properties of the interlayer bridge reflect that the acid-base catalytic activity of the Na-containing system is lower and the acid-base catalytic activity is higher. The acid property of Ti is controlled by the substitution of A and B. The acid property of Ti is controlled by the substitution of A and B. The fundamental knowledge of organic-inorganic complex modulation is accumulated in the layered compound HCa2Nb3O10. The hydrophilic part of some species is examined and the complex is formed, and the complex is divided into two groups according to the activity of the catalyst. The same modulation conditions can be used to compare the organic species content of the complex, and the hydrophilic part of the planar structure can be used to estimate the organic species content of the interlayer.

项目成果

Preparation of inorganic–organic composites as acid–base catalysts using HCa₂Nb₃₋<i>_x</i>Ta<i>_x</i>O₁₀ and quaternary onium salts

HCa₂Nb₃₋<i>_x</i>Ta<i>制备无机有机复合材料作为酸碱催化剂_x</i>O₁₀ 和季鎓盐

• DOI: 10.2109/jcersj2.19119
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of the Ceramic Society of Japan
• 影响因子: 1.1
• 作者: OGASAWARA Masataka;BAN Takuto;SAITO Kanji;KATO Sumio
• 通讯作者: KATO Sumio

層状ペロブスカイト型化合物HLaNaNb3O10を無機種とした有機無機複合体の調製

以层状钙钛矿化合物HLaNaNb3O10为无机物制备有机-无机复合材料

• 发表时间: 2022
• 作者: Haruka Yamazaki;Yuhei Oshiba;Takeo Yamaguchi;小林航大，内田流斗，小笠原正剛，齊藤寛治，加藤純雄
• 通讯作者: 小林航大，内田流斗，小笠原正剛，齊藤寛治，加藤純雄

HCa2Nb3-xTaxO10-CnTMA複合体の調製と塩基触媒活性

HCa2Nb3-xTaxO10-CnTMA配合物的制备及碱催化活性

• 发表时间: 2020
• 作者: Hiroyuki Imai;Miku Abe;Kazusa Terasaka;Hiroshi Yamazaki;Ryota Osuga;Junko N. Kondo;Toshiyuki Yokoi;小笠原正剛，赤沼玲奈，伴拓人，齊藤寛治，加藤純雄
• 通讯作者: 小笠原正剛，赤沼玲奈，伴拓人，齊藤寛治，加藤純雄

HCa2Nb3-xTaxO10を用いた有機無機複合体の調製と塩基触媒活性

HCa2Nb3-xTaxO10有机-无机复合材料的制备及基础催化活性

• 发表时间: 2019
• 作者: 赤沼玲奈，伴拓人，小笠原正剛，齊藤寛治，加藤純雄

HLaNaNb3O10と第四級アンモニウムイオンからなる有機無機複合体の調製と塩基触媒活性

HLaNaNb3O10与季铵离子有机无机复合物的制备及碱催化活性

• 发表时间: 2022
• 作者: Hideki Matsune;Tomoya Ono;Ryoya Yoshida;Tsuyoshi Yamamoto;Masahiro Kishida;小林航大，小笠原正剛，内田琉斗，齊藤寛治，加藤純雄
• 通讯作者: 小林航大，小笠原正剛，内田琉斗，齊藤寛治，加藤純雄