制御されたナノスペースを反応場とする固体酸触媒の開発

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本研究の最終目標は、任意の大きさで均一なメソ細孔を有し、酸強度と酸量が制御された固体酸触媒を開発することである。具体的な目標は、2〜5nmの範囲での任意の細孔径、および15〜∞の範囲での任意のSi/Al比を有し、しかも構造の規則性の高いアルミノシリケートMCM-41を合成することである。細孔径が5.0nmまでの均一で任意の大きさの細孔径を有するMCM-41の合成に成功した。従来、炭素数が20以上のアルキル基を有するアルキルトリメチルアンモニウムカチオンをテンプレートとして用いてもMCM-41は合成できないとされていたが、合成条件を工夫することで、炭素数22のテンプレートを用いてMCM-41を合成することができた。また、新しく見つけた有機助剤を用いることで、細孔径が5.0nmまでのMCM-41を合成できた。さらに、Si/Al比が15までのアルミノシリケートMCM-41の合成の最適条件を明かにするとともに、アルミノシリケートMCM-41やゼオライトよりルイス酸性が高いMCM-41の調整に成功した。すなわち、シリカMCM-41に含まれるテンプレートをイオン交換することによりAl^3+を導入したMCM-41である。以上のように、本研究では2〜5nmの任意の均一な細孔径を有し、ルイス酸性が高く、しかも酸量を調節できるMCM-41を合成することに成功した。この触媒は液相における有機合成反応において、立体制御により選択性を向上させるであろう。