金属酸化物よりなる固体超強酸の合成

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超強酸であるSO_4/ZrO_2にPtの量を7〜8重量%と大量に添加するとブタンのイソブタンへの骨格異性化に、驚くほどの高活性を示すことが見い出され、他の貴金属であるIr,Rh,Ru,Os,Pdにも同様の効果が示された。この調製方法をFeに応用し、酸化鉄状態での超強酸発生の可能性を調べた。Fe_2O_3/ZrO_2をジルコニアゲルのFe(NO_3)_3水溶液への含浸法で調製し、300℃で3時間乾燥した(Fe量はゲルに対して2重量%)。このものの2gに30mlの1N H_2SO_4にろ紙上で接触させ、風乾後空気中焼成した。ブタンの反応をパルス法(触媒量0.2g、Heキャリヤ-20ml/min、ブタン量0.05ml)にて行い、第10パルスの値を触媒活性とし、触媒の焼成時間との関係を見た。その結果、転化率が触媒の焼成温度と時間に大きく依存し、最高活性は700℃、24時間以上に示された。種々の温度で24時間焼成したFe_2O_3/ZrO_2触媒の反応結果を、触媒の表面積とイオウ含有量と共にそれらの関係を調べた。SO_4/ZrO_2(650℃)(Ho≦-16.04)触媒は本条件では活性を示さない。焼成後の触媒に含まれるイオウ量と活性との間に相関が見られず、最高活性を示した700℃、48および72時間焼成のものではそれぞれわずかに0.39、0.31%のみであった。本触媒のXPS測定ではFe_2O_3に近いスペクトルを示し、焼成時間による変化は見られなかった。触媒の調製において硝酸鉄と硫酸の含浸を逆にすると、極めて活性が低かった。イオウを殆ど含まないFeとZrO_2からなる超強酸を合成した。焼成中に発生するSO_xがFeと担体とに相互関係を与えたと思われる。