メタノールと炭酸ガスからの炭酸ジメチルの直接合成法の開発

本研究の目的は、メタノールと炭酸ガスから炭酸ジメチルの新規直接合成用の触媒を開発することである。従来は、メタノールと一酸化炭素と酸素を原料とするプロセスがメインである。そのため、これまでの触媒反応プロセスとは大きく異なったコンセプトと触媒設計が必要となる。本反応は、これまでほとんど成功例がなく、進行しやすい反応ではない。本研究では、この難しい反応に対して、ジルコニア触媒が非常に選択的に炭酸ジメチルを合成する触媒となりうることを明らかにした。化学平衡的な制約もあるため、収率は低いものの、副生成物として予想されるジメチルエーテルの生成は観測されなかった。本触媒については、アンモニアや二酸化炭素のTPDから、二酸化炭素の吸着に伴う強い酸点の生成が示唆されており、この種が活性とよく対応していることを明らかにした。そこで、触媒表面の酸性をより強いものにするために、リン酸を添加した触媒を調製したところ、大きな活性の向上が観測された。この手法による活性促進により、反応温度を40度程度落とせることが明らかになり、さらに反応の低温化が実現すれば、無機系脱水剤の使用可能領域に突入し、水のその場除去が可能となれば、転化率の劇的な増加が予想されている。

本研究の目的は、メタノールと炭酸ガスから炭酸ジメチルの新規直接合成用の触媒を開発することである。従来は、メタノールと一酸化炭素と酸素を原料とするプロセスがメインである。そのため、これまでの触媒反応プロセスとは大きく異なったコンセプトと触媒設計が必要となる。本反応は、これまでほとんど成功例がなく、進行しやすい反応ではない。本研究では、この難しい反応に対して、ジルコニア触媒が非常に選択的に炭酸ジメチルを合成する触媒となりうることを明らかにした。化学平衡的な制約もあるため、収率は低いものの、副生成物として予想されるジメチルエーテルの生成は観測されなかった。本触媒については、アンモニアや二酸化炭素のTPDから、二酸化炭素の吸着に伴う強い酸点の生成が示唆されており、この種が活性とよく対応していることを明らかにした。そこで、触媒表面の酸性をより強いものにするために、リン酸を添加した触媒を調製したところ、大きな活性の向上が観測された。この手法による活性促進により、反応温度を40度程度落とせることが明らかになり、さらに反応の低温化が実現すれば、無機系脱水剤の使用可能領域に突入し、水のその場除去が可能となれば、転化率の劇的な増加が予想されている。