多孔性ヘテロポリ酸の触媒機能設計

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ヘテロポリ酸をベースとし、酸化や水素化能力を有するマイクロポーラスヘテロポリ化合物を合成し、されにそれを触媒とした分子形状選択反応を実現することを目的とした。H_3PW_<12>O_<40>のH^+をCs^+で部分的に置換すると、不溶性かつ多孔性の酸性塩が生成する。特徴的なことに、2.5当量のCsの置換ではメソポーラス(細孔〜40Å)、2.2当量ではスーパーマイクロポーラス(〜7Å)、2.1当量の置換ではウルトラマイクロポーラス(〜5Å)な物質が合成できた。この細孔サイズは、N_2、Ar吸着解析やサイズの異なる様々な分子の吸着(モレキュラープローブ法)によって決定した。さらに、金属と酸機能が備わった二元機能を付与するために、Ptを共存させて上記の合成を行った。得られたCs酸性塩はいずれも上で述べたものと同様であり、二元機能のマイクロポーラスヘテロポリ酸が合成できた。この触媒を用いて、オレフィンの水素化およびアルカンの酸化反応を検討した。5Åの細孔を有するPt-Cs_<2.1>H_<0.9>PW_<12>O_<40>では、エチレンの水素化は通常のPt/SiO_2と同様に進行するが、分子サイズの大きなシンクロヘキセンの水素化はほとんど進行せず、分子形状選択性が見出された。15EA04:また、メタンやネオペンタンなどアルカン酸化反応においてもPt-Cs_<2.1>H_<0.9>PW_<12>O_<40>は分子サイズを識別して、その速度を制御するいわゆる分子形状選択性が発現した。