アルカン部分酸化における活性酸素種の電子状態とその反応性

烷烃部分氧化中活性氧的电子态及其反应性

基本信息

批准号：
12750688
负责人：
竹中壮
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

アルカンの部分酸化は,触媒化学の分野において現在活発に研究されている課題の1つである。本年度の研究ではメタンの酸化カップリングに注目し,メタンからエチレン,エタンを効率的に生成する触媒の開発を行った.以前よりメタン酸化カップリングにはリチウムイオン添加塩基性金属酸化物触媒が有効であると報告されている.しかしメタン酸化カップリングは通常800℃以上の高温で行われるため,リチウムイオンが触媒から脱離し、反応の経過に伴い触媒活性が著しく減少する問題点があった.そこで本研究では,触媒調整時のリチウムイオン添加法について検討し,失活しにくい触媒の開発を試みた.まず各種塩基性金属酸化物にリチウムイオンを添加した触媒上でメタン分解を行ったところ,リチウムイオン添加酸化イットリウム触媒が最も高いエタン,エチレン収率を示した.しかしこの触媒も反応の経過に伴い触媒失活した.そこでリチウムイオン添加酸化イットリウム触媒に注目し,リチウムイオン添加法を検討したところ,水酸化イットリウム触媒がメタン酸化カップリングに安定な活性を示すことが分かった.この調整法ではリチウムイオンを酸化イットリウムのバルク全体に導入できるため,リチウムイオンと酸化イットリウムの相互作用が強くなり,反応中にリチウム種の脱離が抑制されたものと考えられる.

烷烃的部分氧化是催化化学领域当前活跃的研究问题之一。在今年的研究中，我们专注于甲烷氧化偶联，并开发了一种有效地从甲烷产生乙烯和乙烷的催化剂。据报道，添加锂离子的碱性金属氧化物催化剂对甲烷氧化偶联有效。但是，由于通常在800°C或更高的高温下进行甲烷氧化偶联，因此存在一个问题，即锂离子从催化剂中解脱出来，并且随着反应的进行，催化剂活性大大降低。因此，在这项研究中，我们研究了将锂离子添加到催化剂制备中的方法，并试图开发催化剂不太可能失活。首先，将锂离子添加到各种碱性金属氧化物中。当甲烷在催化剂上分解时，添加锂离子的Yttrium氧化物催化剂显示出最高的乙烷和乙烯产量。但是，随着反应的进行，该催化剂被停用。因此，对添加锂离子的Yttrium氧化物催化剂的注意力受到关注，当我们检查锂离子添加的方法时，我们发现氢氧化物催化剂在甲烷氧化偶联中表现出稳定的活性。这种调整方法允许在整个氧化Yttrium氧化物中引入锂离子，这被认为加强了锂离子与氧化含量的相互作用，并且在反应过程中消除了锂物种。