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協奏機能触媒開発に向けた層状結晶層間・表面の精密な設計

层状晶体夹层和表面的精确设计，用于开发协同功能催化剂

基本信息

批准号：
13J02320
负责人：
朝倉裕介
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度、層状オクトシリケート層間に規則的にピペリジノ基を固定化し、Si-OH基あるいはSi-OCH3とピペリジノ基のN部の距離が1つの固体中で一定な物質を合成し、触媒活性調査を行った。本年度は、昨年度確立した触媒合成法を基に、①層状物質を触媒として用いる際に問題となる層間へのアクセス性の低さを克服するための層間膨潤剤の利用および、②触媒の合成の一部を変化させることで一連の触媒を合成し、活性点近傍の環境の違いのニトロアルドール反応の変換率への影響調査の二つの研究を主として行った。①昨年度合成した層表面に規則的に配列した触媒をニトロアルドール反応へ適用する際に、層間膨潤剤としてN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)を導入した。その結果、DMFを導入しなかった場合に比して転換率が著しく大きくなったことが示された。層状オクトシリケート誘導体触媒をDMF処理しXRD測定を行うと、10 nm以上層間が拡大されたことを示す回折が観測されており、従来の層状ケイ酸塩に対する膨潤に比して非常に大きなものとなっていた。したがって、層間が膨潤されたことにより基質のアクセス性が上昇したことで、触媒活性が上昇したと考えられる。②上記DMFで触媒層間を膨潤させながらの触媒反応は、10 nm以上の層間で基質が拡散するため、基質の大きさよりもはるかに大きな層間間隔を持って反応するため、一つの基質が層表面の活性点に対して相互作用する際に、隣の層の活性点が相互作用することが無視できる。そのため、酸点(Si-OH基)と塩基点(ピペリジノ基のN部)の距離の違いの協奏作用を調査しやすいと考え、DMF導入下で、酸点と塩基点の距離が異なる触媒を合成し、ニトロアルドール反応の転換率を調査した。活性が最も高い最適な酸-塩基点間の距離があることが示され、酸点と塩基点間の距離が触媒反応に大きく影響することが分かった。

In the past year, the layered structure of the interlayer is regular, and the Si-OH group is fixed. The distance between the N part of the Si-OCH3 and the Si-OH group is less than 1. The synthesis of certain substances in the solid is carried out. The catalytic activity is investigated. This year, we established two main research projects: (1) the utilization of interlayer swelling agent for catalyst synthesis,(2) the investigation of the influence of catalyst synthesis, the environment near the active site and the environment on the reaction rate, and (3) the improvement of interlayer swelling agent utilization. (1) The interlayer swelling agent (DMF) is introduced when the interlayer swelling agent (DMF) is applied to the surface of the layer. The results of DMF introduction are shown in the table below. Layered catalyst is treated with DMF and XRD is used to measure the swelling ratio of the interlayer with a thickness of more than 10 nm. In addition, the interlayer swelling of the matrix increases, and the catalyst activity increases. (2) Note that DMF has a catalyst reaction between the catalyst layers, a matrix dispersion of more than 10 nm, a matrix separation of more than 10 nm, an active site interaction between the surface of one matrix layer, and an active site interaction between adjacent layers. Investigation of the coordination effect of the distance between the acid point (Si-OH group) and the base point (N part of the base) under DMF introduction, investigation of the conversion rate of the acid point and the base point under DMF introduction. The distance between the acid point and the base point has a great influence on the activity.