高効率、高選択的アルカンメタセシスを実現する新規触媒システムの開発

本研究課題の通り,本研究は高効率高選択的なアルカンメタセシスを実現する新規触媒システムの開発を目指している,第一年度ではアルカン脱水素・水素化触媒としてPtSn/Al_2O_3を,オレフィンメタセシス触媒としてRe_2O_7/Al_2O_3を用いこれらの触媒層を閉鎖循環系内で連結させたタンデム型反応系を設計し,第二年度においては触媒系の最適化によりさらなる活性の向上に成功した.第三年度においては,より一層の活性向上を目指し,速度論的検討および触媒性能の再評価を行った.(1)速度論的考察本反応における生成物収量の経時変化を追跡した結果,反応の初期においてエチレン,プロピレン,2-ブテンがそれぞれ1:2:1の比で生成したことから最初のステップであるプロパンの脱水素に比べそれに続くプロピレンのメタセシスは十分に速く進行することが示された.この結果から,本反応系においては最初のステップであるプロパン脱水素を促進することが全体の反応促進に重要であるということが見出され,活性向上に対する指針を得るに至った.(2)PtSn/SiO2のキャラクタリゼーションと触媒活性の評価本反応における重要なステップである脱水素・水素化過程に関与するPtSn/Al_2O_3触媒に対しPtの分散度をCOパルス法により見積もった結果,Ptの分散度は19%であることを明らかにした.その結果,表面に存在するPt原子当たりの触媒回転数は反応120時間後で233に達することが判明した.本触媒性能は従来報告されている最高値の二倍近い値であり,本反応系の優れた性能が実証された.これまではプロパン転化率で触媒性能を比較していたため従来の値に匹敵するという評価であったが,この様に活性サイトあたりの触媒性能を明らかにすることで,本アルカンメタセシス反応系の性能を再評価することに成功した。

本研究課題の通り,本研究は高効率高選択的なアルカンメタセシスを実現する新規触媒システムの開発を目指している,第一年度ではアルカン脱水素・水素化触媒としてPtSn/Al_2O_3を,オレフィンメタセシス触媒としてRe_2O_7/Al_2O_3を用いこれらの触媒層を閉鎖循環系内で連結させたタンデム型反応系を設計し,第二年度においては触媒系の最適化によりさらなる活性の向上に成功した.第三年度においては,より一層の活性向上を目指し,速度論的検討および触媒性能の再評価を行った.(1)速度論的考察本反応における生成物収量の経時変化を追跡した結果,反応の初期においてエチレン,プロピレン,2-ブテンがそれぞれ1:2:1の比で生成したことから最初のステップであるプロパンの脱水素に比べそれに続くプロピレンのメタセシスは十分に速く進行することが示された.この結果から,本反応系においては最初のステップであるプロパン脱水素を促進することが全体の反応促進に重要であるということが見出され,活性向上に対する指針を得るに至った.(2)PtSn/SiO2のキャラクタリゼーションと触媒活性の評価本反応における重要なステップである脱水素・水素化過程に関与するPtSn/Al_2O_3触媒に対しPtの分散度をCOパルス法により見積もった結果,Ptの分散度は19%であることを明らかにした.その結果,表面に存在するPt原子当たりの触媒回転数は反応120時間後で233に達することが判明した.本触媒性能は従来報告されている最高値の二倍近い値であり,本反応系の優れた性能が実証された.これまではプロパン転化率で触媒性能を比較していたため従来の値に匹敵するという評価であったが,この様に活性サイトあたりの触媒性能を明らかにすることで,本アルカンメタセシス反応系の性能を再評価することに成功した。