マクロポリアニオンシートの応用展開

本研究はカチオン交換性層状金属酸化物から得られる厚さ数nm未満のポリアニオンナノシートを高性能な光触媒、固体酸触媒、部分酸化触媒、あるいは新材料として展開することを念頭に置き、光触媒反応、酸触媒反応、部分酸化反応に最適な2次元マクロポリアニオンシートの探索を行うと同時に、ポリアニオンシートの構造を解明することを目的としている。十数種類のカチオン交換性層状金属酸化物の単結晶ポリアニオンナノシートを液相で剥離し、これを凝集させることによって得た高表面積の粉末材料を触媒として様々な反応が研究された。HTiNbO_5、HTi_2NbO_7、及びH_<1.15>Ti_<1.15>Nb_<0.85>O_5ナノシート凝集体はエステル化等の液相酸触媒反応において非常に強い固体酸触媒として働くことが既に明らかになっているが、これらはエポキシ化等の部分酸化反応に対しても非常に高い触媒活性をもつことがはじめて見出された。従来の手法、及び分光学的手法によってこれらのシート凝集体の部分酸化触媒能はNb^<5+>に起因することが確認された。Nb^<5+>が部分酸化触媒反応で高活性な活性点として働くことはこれまで知られておらず、上記の材料は全く新しいタイプの部分酸化触媒といえる。以上の結果はポリアニオンナノシートが固体酸触媒として機能するだけでなく、部分酸化触媒として応用展開できることを示している。

本研究はカチオン交換性層状金属酸化物から得られる厚さ数nm未満のポリアニオンナノシートを高性能な光触媒、固体酸触媒、部分酸化触媒、あるいは新材料として展開することを念頭に置き、光触媒反応、酸触媒反応、部分酸化反応に最適な2次元マクロポリアニオンシートの探索を行うと同時に、ポリアニオンシートの構造を解明することを目的としている。十数種類のカチオン交換性層状金属酸化物の単結晶ポリアニオンナノシートを液相で剥離し、これを凝集させることによって得た高表面積の粉末材料を触媒として様々な反応が研究された。HTiNbO_5、HTi_2NbO_7、及びH_<1.15>Ti_<1.15>Nb_<0.85>O_5ナノシート凝集体はエステル化等の液相酸触媒反応において非常に強い固体酸触媒として働くことが既に明らかになっているが、これらはエポキシ化等の部分酸化反応に対しても非常に高い触媒活性をもつことがはじめて見出された。従来の手法、及び分光学的手法によってこれらのシート凝集体の部分酸化触媒能はNb^<5+>に起因することが確認された。Nb^<5+>が部分酸化触媒反応で高活性な活性点として働くことはこれまで知られておらず、上記の材料は全く新しいタイプの部分酸化触媒といえる。以上の結果はポリアニオンナノシートが固体酸触媒として機能するだけでなく、部分酸化触媒として応用展開できることを示している。