マイクロポーラスヘテロポリ酸の触媒設計と機能化

ヘテロポリ酸のCs酸性塩は超強酸性であり、また、超微粒子構造のため特異的に高い酸触媒活性を示す。さらに、多孔性であり、細孔に基づく分子形状選択性を発現する。本研究では二元機能ヘテロポリ酸触媒による形状選択的反応や水中酸触媒反応、および固体-固体触媒反応を検討した。Cs2.1と0.5wt%Pt-Cs2.1では、I型のN_2吸着等温線を示し、さらにn-ブタン(4.3Å)は吸着するが、ベンゼン(5.9Å)は吸着しないことから、これらのヘテロポリ化合物は、約5Å程度のウルトラマイクロ孔(7Å以下の細孔と定義されている)のみを有する多孔体であることが明らかとなった。この触媒は、水素化や酸化反応に活性である。Pt-Cs2.1はメタンの酸化を触媒するがネオペンタンやベンゼンは酸化しないユニークな触媒であることを明らかにした。水の吸着等温線の測定から、Cs2.5やCs3の表面は水の吸着を抑制する性質があることがわかった。水大過剰の下での2-メチルフェニルアセテートの加水分解では、Cs2.5はH-ZSM-5の10^3倍の活性を示した。また、水大過剰下での2,3-ジメチル-2-ブテンの水和でも、Cs2.5は他の酸化物系固体酸やH-ZSM-5に比べて高活性であった。Cs2.5を用いて1,1,2-トリフェニル-1,2-エタンジオールを反応物とするピナコール転位反応を室温で行ったところ、触媒的に反応が進行することを見出した。PTSは同条件では全く反応せず、また他の酸化物やナフィオンなどの高分子樹脂触媒も低活性であった。

ヘテロポリ酸のCs酸性塩は超強酸性であり、また、超微粒子構造のため特異的に高い酸触媒活性を示す。さらに、多孔性であり、細孔に基づく分子形状選択性を発現する。本研究では二元機能ヘテロポリ酸触媒による形状選択的反応や水中酸触媒反応、および固体-固体触媒反応を検討した。Cs2.1と0.5wt%Pt-Cs2.1では、I型のN_2吸着等温線を示し、さらにn-ブタン(4.3Å)は吸着するが、ベンゼン(5.9Å)は吸着しないことから、これらのヘテロポリ化合物は、約5Å程度のウルトラマイクロ孔(7Å以下の細孔と定義されている)のみを有する多孔体であることが明らかとなった。この触媒は、水素化や酸化反応に活性である。Pt-Cs2.1はメタンの酸化を触媒するがネオペンタンやベンゼンは酸化しないユニークな触媒であることを明らかにした。水の吸着等温線の測定から、Cs2.5やCs3の表面は水の吸着を抑制する性質があることがわかった。水大過剰の下での2-メチルフェニルアセテートの加水分解では、Cs2.5はH-ZSM-5の10^3倍の活性を示した。また、水大過剰下での2,3-ジメチル-2-ブテンの水和でも、Cs2.5は他の酸化物系固体酸やH-ZSM-5に比べて高活性であった。Cs2.5を用いて1,1,2-トリフェニル-1,2-エタンジオールを反応物とするピナコール転位反応を室温で行ったところ、触媒的に反応が進行することを見出した。PTSは同条件では全く反応せず、また他の酸化物やナフィオンなどの高分子樹脂触媒も低活性であった。