反応場を精密制御した機能性触媒によるバイオマス資源の選択的水素化分解

使用具有精确控制反应场的功能催化剂对生物质资源进行选择性加氢裂化

• 批准号: 20J13086
• 负责人: 相原 健司
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13086/
• 关键词: Pt/WO3/Al2O3触媒; 選択的水素化分解; バイオマス変換; 活性点構造

本研究課題では、アルミナ上にPtとWO3を担持した触媒について、バイオマス資源の水素化分解への適応とその反応機構の解明について検討した。隣接する水酸基を持つα,β-ジオールを基質とした場合、速やかに反応が進行しα-アルコールが得られた。一方で隣接しない水酸基をもつα,ω-ジオールはほとんど反応が進行しなかったことから、本触媒は切断する水酸基の位置を精密に識別していることが明らかとなった。さらに、一級水酸基を持たないβ,γ-ジオールでは反応が進行しなかったことから、水素化分解の効率的な進行には一級水酸基の存在が必須であり、これは主に吸着点として働くためであると結論した。速度論的検討をもとに反応機構について検討したところ、αおよびβ位の水酸基を切断する機構は大きく異なり、これは主に活性点構造の違いに起因することを明らかとした。赤外分光法を用いて活性点の局所構造について検討したところ、系中にH2ならびにH2Oが共存したとき、新たな水酸基の形成が確認された。以上のことから、WO3とアルミナの界面に位置する架橋水酸基 ( W-(OH)-Al ) が反応中に生成し、これがβ位の水酸基切断に有効に働く活性点であると結論した。また、本触媒はバイオディーゼル製造時に副生するグリセリンや植物の茎や葉から得られるテトラヒドロフルフリルアルコールをはじめとする種々のポリオール類やヒドロキシエーテル類にも適応可能であり、ポリマーの原料等に利用される有用な化合物であるα,β-ジオールを高収率・高選択率で与えることを見出した。

在该研究主题中，我们研究了生物量资源对氢解的适应，并阐明了其在氧化铝上支持PT和WO3的催化剂的反应机制。当使用相邻羟基的α，β-二醇用作底物时，反应迅速进行，并获得了α-醇。另一方面，该反应几乎没有用于非附近羟基的α，ω-二醇，这清楚地表明，该催化剂精确地鉴定出要裂解的羟基的位置。此外，由于反应没有随β，没有原代羟基的γ-二醇进行，因此得出的结论是，原代羟基的存在对于有效的氢解是必不可少的，这主要是因为它们充当吸附点。当基于动力学研究研究反应机理时，揭示了在α和β位置裂解羟基的机制显着差异，这主要是由于活性点结构的差异。当使用红外光谱研究研究活性位点的局部结构时，当系统中H2和H2O共存时，确认了新羟基的形成。从上面的角度可以得出结论，在反应过程中形成了位于WO3和氧化铝界面上位于WO3和氧化铝界面的交联羟基（W-（OH）-AL），这是一个活跃的位点，在β位置有效作用于羟基的裂解中。此外，该催化剂适用于包括甘油在内的各种多元醇和羟基醚，它是生产生物柴油期间的副产品，以及从植物茎和叶中获得的四氢氟烷醇，并且已被发现可提供α，β-二醇，可作为polymeric原材料等有用的化合物，并具有高量的原材料，并具有高量的原材料。

项目成果

水存在下におけるWO3/Al2O3触媒上の酸性質変化に関する検討

水存在下WO3/Al2O3催化剂酸性质变化研究

• 发表时间: 2020
• 作者: 渡辺泰士;田近英一，尾崎和海，洪鵬;相原健司・浅妻克也・三浦大樹・宍戸哲也
• 通讯作者: 相原健司・浅妻克也・三浦大樹・宍戸哲也

Pt/WO3/Al2O3触媒を用いたグリセロールの水素化分解の活性に対するWO3-Al2O3界面長さの影響

WO3-Al2O3界面长度对Pt/WO3/Al2O3催化剂甘油氢解活性的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: 相原健司;三浦大樹・宍戸哲也
• 通讯作者: 三浦大樹・宍戸哲也

Br?nsted acid property of alumina-based mixed-oxides-supported tungsten oxide

氧化铝基混合氧化物负载氧化钨的布朗斯台德酸性能

• DOI: 10.1016/j.cattod.2020.02.009
• 发表时间: 2020
• 期刊: Catalysis Today
• 影响因子: 5.3
• 作者: Saito Mizuki;Aihara Takeshi;Miura Hiroki;Shishido Tetsuya
• 通讯作者: Shishido Tetsuya

Investigation of the mechanism of the selective hydrogenolysis of C-O bonds over a Pt/WO3/Al2O3 catalyst

• DOI: 10.1016/j.cattod.2019.10.008
• 发表时间: 2020-08-01
• 期刊: CATALYSIS TODAY
• 影响因子: 5.3
• 作者: Aiharaa, Takeshi;Miura, Hiroki;Shishido, Tetsuya
• 通讯作者: Shishido, Tetsuya

層状酸化ニオブ担持白金触媒によるグリセロールからの乳酸連続合成

使用层状氧化铌负载铂催化剂从甘油连续合成乳酸

• 发表时间: 2020
• 作者: Morita Y;Ozaki R;Mukaiyama A;Sasaki T;Tatebayashi R;Morishima A;Kitagawa Y;Suzumura R;Abe R;Tsukamura H;Matsuyama S;Ohkura S.;加納絵梨沙・相原健司・三浦大樹・宍戸哲也
• 通讯作者: 加納絵梨沙・相原健司・三浦大樹・宍戸哲也