ゼオライト酸点と金属の相互作用による微粒子金属複合体の創製

本研究では，金属元素をゼオライト中に単原子状に導入して，第二金属を複合させた金属複合体を形成させ，アルカンの脱水素／脱水素反応に応用することで，複合により発現する触媒性能を評価する。本年度は，アルカンの脱水素に高い活性を示す亜鉛含有ゼオライトと白金の複合体を基に，ゼオライト触媒の合成条件が金属複合体の物性および触媒性能に及ぼす影響を検討した。構造の異なる亜鉛のみを含有するゼオライトを直接合成して，白金を複合した後，n-ペンタンの脱水素／脱水素環化反応に応用したところ，MFI構造のゼオライトが高い反応活性を示し，シクロペンタジエンを主生成物として選択的に生成した。他の構造では，反応活性が同程度でも環化の進行が緩やかであった。同一のゼオライト構造で，ゼオライト原料に各種のシリカ源を用いて合成を行ったところ，ゼオライトの結晶性や酸性質に違いが現れることを見出した。特に，亜鉛において，シリカ源によって電荷の偏りが変化することが示された。一方で，白金を複合させた後の白金の電子状態には大きな違いは見られなかった。n-ペンタンの脱水素／脱水素環化反応において，合成ゼオライトの物性の違いが触媒性能に影響を及ぼし，強い酸点が発現したゼオライトでは分解生成物が多くなり，亜鉛の電荷が負に偏っている方が脱水素がより進行しやすく，ペンタジエン，ペンテン類，シクロペンタジエンが高収率で得られた。一方で，亜鉛の電荷が正に偏っている方がオレフィンの環化がより進行して，シクロペンテンとシクロペンタジエンの合計収率がより高くなった。シリカ源の種類により，水熱合成開始時点でのシリカの状態（分子状，結晶構造，重縮合状態）が異なることで，Si-O-Znの結合状態やゼオライト構造中での位置が変化して，アルカンからの水素分子の引き抜きや炭素－炭素結合（環化）における触媒性能に影響を与えることが示された。

本研究では，金属元素をゼオライト中に単原子状に導入して，第二金属を複合させた金属複合体を形成させ，アルカンの脱水素／脱水素反応に応用することで，複合により発現する触媒性能を評価する。本年度は，アルカンの脱水素に高い活性を示す亜鉛含有ゼオライトと白金の複合体を基に，ゼオライト触媒の合成条件が金属複合体の物性および触媒性能に及ぼす影響を検討した。構造の異なる亜鉛のみを含有するゼオライトを直接合成して，白金を複合した後，n-ペンタンの脱水素／脱水素環化反応に応用したところ，MFI構造のゼオライトが高い反応活性を示し，シクロペンタジエンを主生成物として選択的に生成した。他の構造では，反応活性が同程度でも環化の進行が緩やかであった。同一のゼオライト構造で，ゼオライト原料に各種のシリカ源を用いて合成を行ったところ，ゼオライトの結晶性や酸性質に違いが現れることを見出した。特に，亜鉛において，シリカ源によって電荷の偏りが変化することが示された。一方で，白金を複合させた後の白金の電子状態には大きな違いは見られなかった。n-ペンタンの脱水素／脱水素環化反応において，合成ゼオライトの物性の違いが触媒性能に影響を及ぼし，強い酸点が発現したゼオライトでは分解生成物が多くなり，亜鉛の電荷が負に偏っている方が脱水素がより進行しやすく，ペンタジエン，ペンテン類，シクロペンタジエンが高収率で得られた。一方で，亜鉛の電荷が正に偏っている方がオレフィンの環化がより進行して，シクロペンテンとシクロペンタジエンの合計収率がより高くなった。シリカ源の種類により，水熱合成開始時点でのシリカの状態（分子状，結晶構造，重縮合状態）が異なることで，Si-O-Znの結合状態やゼオライト構造中での位置が変化して，アルカンからの水素分子の引き抜きや炭素－炭素結合（環化）における触媒性能に影響を与えることが示された。