シリカアルミナ系光触媒によるメタン低温カップリング反応

二氧化硅-氧化铝光催化剂的甲烷低温偶联反应

• 批准号: 13875152
• 负责人: 服部 忠
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13875152/
• 关键词: メタン; カップリング; エタン; シリカアルミナ光触媒; ゼオライト; 水素; シナジー効果; チタン

光触媒は光という高いエネルギーを吸収し分子を活性化するため, 通常の触媒になかった新しい化学反応をひきおこす可能性を秘めている。従来, 光触媒として研究されてきたのは酸化チタンをはじめとする半導体光触媒であるが, 我々は半導体ではないシリカアルミナを光触媒として用いて常温で酸化剤を必要としないメタンカップリング反応が進行する事を見いだした。この反応ではエタン・エチレン等のカップリング生成物および水素が高い選択性で生じることもわかった。さらに, チタンを第3元素として添加すると活性が向上することを見いだした。また、結晶性のシリカアルミナであるゼオライトを用いても反応は進行することがわかった。本研究ではこれらの系の、活性サイトの同定・定量, 光励起機構, 反応機構を検討することを目的とした。シリカアルミナの場合、酸素4配位のアルミ種がシリカ中に高分散しているとエタンを選択的にかつ高効率に与えることがわかった。また、チタンを導入した場合に、チタンとアルミ種の相乗的効果が認められると共に新しい光吸収サイトが生成していることを確認した。この時、チタニア種はやはり酸素4配位であることが必要であることが示唆された。ゼオライトにおいては、アルミ種は基本的に酸素4配位であるが、それらが互いに遠くにある場合に活性を示すこと、交換サイトにナトリウムイオンが存在すると反応は進行せずプロトン型のサイトで反応が進行することがわかった。反応はこれらの表面活性サイトが光を吸収し、メタンをラジカル化させて進行することが提案された。

High light photocatalytic は と い う い エ ネ ル ギ ー を suction 収 し molecular を activeness す る た め, usually の catalyst に な か っ た new し い chemical anti 応 を ひ き お こ す possibility を secret め て い る. 従, photocatalytic と し て research さ れ て き た の は acidification チ タ ン を は じ め と す る semiconductor photocatalytic で あ る が, I 々 は semiconductor で は な い シ リ カ ア ル ミ ナ を photocatalytic と し て in い て room temperature で acidification tonic を necessary と し な い メ タ ン カ ッ プ リ ン グ anti 応 が for す る things を see い だ し た. こ の anti 応 で は エ タ ン · エ チ レ ン etc. の カ ッ プ リ ン グ products お よ び high water element が い sentaku sex で raw じ る こ と も わ か っ た. さ ら に, チ タ ン を 3 elements と し て add す る と active が upward す る こ と を see い だ し た. ま た, crystalline の シ リ カ ア ル ミ ナ で あ る ゼ オ ラ イ ト を with い て も anti 応 は for す る こ と が わ か っ た. This study で は こ れ ら の is の, active サ イ ト の with fixed quantitative, light excitation institution, anti 応 agency を beg す 検 る こ と を purpose と し た. シ リ カ ア ル ミ ナ の occasions, acid, 4 complexing の ア ル ミ kind が シ リ カ に in highly dispersed し て い る と エ タ ン を sentaku of に か つ に high working rate with え る こ と が わ か っ た. ま た, チ タ ン を import し た に, チ タ ン と ア ル ミ 乗 の phase of unseen fruit が recognize め ら れ る と altogether new し に い light absorption 収 サ イ ト が generated し て い る こ と を confirm し た. When <s:1> <s:1>, the 4 coordination of チタニア kinds of や や <e:1> <s:1> exin である である とが necessary である とが とが to とが indicate された. ゼ オ ラ イ ト に お い て は, ア ル ミ は basic に acid, 4 complexing で あ る が, そ れ ら が mutual い に far く に あ に active を る occasions in す こ と, exchange サ イ ト に ナ ト リ ウ ム イ オ ン が exist す る と anti 応 は for せ ず プ ロ ト ン type の サ イ ト で anti 応 が for す る こ と が わ か っ た. Anti 応 は こ れ ら の surface active サ イ ト が light を 収 し, メ タ ン を ラ ジ カ ル change さ せ て in す る こ と が proposal さ れ た.

项目成果

H.Yoshida, N.Matsushita, Y.Kato, T.Hattori: "Active sites in sol-gel prepared silica-alumina for photoinduced non-oxidative methane coupling"Physical Chemistry and Chemical Physics. (印刷中). (2002)

H.Yoshida、N.Matsushita、Y.Kato、T.Hattori：“用于光诱导非氧化甲烷偶联的溶胶-凝胶制备的二氧化硅-氧化铝中的活性位点”物理化学和化学物理（出版中）。