触媒局所構造構築による新規複合酸化物群の創出とメタン選択酸化反応への展開

5員環ユニットの配列により形成する結晶性Mo-V複合酸化物は、6員環や7員環などのミクロ細孔を含む複雑な組織を有した棒状結晶である。構造中の7員環が基質の吸着・活性化を行う触媒作用場として機能し、低級アルカンなどの選択酸化反応に対し極めて高い触媒活性を示す。以上のように、固体酸化物は高度に組織化された局所構造を構築することで、従来にはない特徴的な酸化触媒能を発現する。本研究では、酸化物の局所構造設計により革新的な選択酸化反応用触媒を創出し、高難度選択酸化反応へ挑戦する。また、5員環ユニット制御による局所構造設計により、触媒作用場の高度制御を目指す。初年度は、三方晶Mo-V複合酸化物(三方晶MoVO)へ固相法を用いてCu種導入を行った。XRD測定を行ったところ、三方晶MoVOの骨格構造に変化が見られた。また、リートベルト解析により得られた構造モデルから、Cu種は7員環内のトリマーユニット近傍に位置することが分かった。現在は、Cu種を導入した三方晶MoVOを用いて、メタン選択酸化などの高難度酸化反応を検討している。また、斜方晶Mo-V複合酸化物（斜方晶MoVO）を様々な条件で熱処理を行い、物質状態を変化させた。斜方晶MoVOを窒素雰囲気下で熱処理を行うと、550℃程度から斜方晶MoVOの構造に変化が見られた。また、アンモニア吸着TPD測定を行ったところ、熱処理温度の増加に伴い、斜方晶MoVOの酸性質が変化した。550℃以上の窒素熱処理により斜方晶MoVOの局所構造および表面状態が変化することが分かった。現在は、メタン酸化反応への適用を検討している。

5員環ユニットの配列により形成する結晶性Mo-V複合酸化物は、6員環や7員環などのミクロ細孔を含む複雑な組織を有した棒状結晶である。構造中の7員環が基質の吸着・活性化を行う触媒作用場として機能し、低級アルカンなどの選択酸化反応に対し極めて高い触媒活性を示す。以上のように、固体酸化物は高度に組織化された局所構造を構築することで、従来にはない特徴的な酸化触媒能を発現する。本研究では、酸化物の局所構造設計により革新的な選択酸化反応用触媒を創出し、高難度選択酸化反応へ挑戦する。また、5員環ユニット制御による局所構造設計により、触媒作用場の高度制御を目指す。初年度は、三方晶Mo-V複合酸化物(三方晶MoVO)へ固相法を用いてCu種導入を行った。XRD測定を行ったところ、三方晶MoVOの骨格構造に変化が見られた。また、リートベルト解析により得られた構造モデルから、Cu種は7員環内のトリマーユニット近傍に位置することが分かった。現在は、Cu種を導入した三方晶MoVOを用いて、メタン選択酸化などの高難度酸化反応を検討している。また、斜方晶Mo-V複合酸化物（斜方晶MoVO）を様々な条件で熱処理を行い、物質状態を変化させた。斜方晶MoVOを窒素雰囲気下で熱処理を行うと、550℃程度から斜方晶MoVOの構造に変化が見られた。また、アンモニア吸着TPD測定を行ったところ、熱処理温度の増加に伴い、斜方晶MoVOの酸性質が変化した。550℃以上の窒素熱処理により斜方晶MoVOの局所構造および表面状態が変化することが分かった。現在は、メタン酸化反応への適用を検討している。