有機廃棄物再生処理のための新しいタイプの触媒の開発

新型有机废弃物再生处理催化剂的研制

• 批准号: 10141220
• 负责人: 服部 忠
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10141220/
• 关键词: 有機廃棄物再生処理; メソポーラスシリカ; 触媒; クラッキング; 活性サイト

本年度においては、有機廃棄物処理における高性能触媒の設計指針を得るための第一歩として、メソポーラスシリカ上でのイソヘキサンのクラッキングにおける反応機構を検討し、活性サイトの特性の解明を試みた。すべての触媒上でクラッキングの主生成物はエチレン、プロピレン、イソブテンでグの主生成物はエチレン、プロピレン、イソブテンであったが、生成物分布にはかなりの相違が見られた。ゼオライト等の固体酸触媒上での反応ではC3/C4比が大きかった。これは、第3級炭素原子にプロトンが付加してカルボニウムイオン中間体が生成し、α切断が起きる経路が有利であることを示している。一方、無触媒ではC3/C4比が酸触媒の場合よりも小さくなった。無触媒でのクラッキングはフリーラジカル機構で進み、切断の活性化エネルギーは切断位置にあまり依存しないため、C3/C4比が1に近くなる。本研究のターゲットであるメソポーラスシリカ触媒上では、無触媒の場合と類似し、低いC3/C4比を与えた。このことから、メソポーラスシリカは酸触媒とは異なり、ラジカル的にクラッキングを進行させる触媒機能を持つことが明らかになったメソポーラスシリカ上でのアレニウスプロットは2本の直線から成り、特に低温部で活性化エネルギーが非常に小さい点が特徴的であったが、この低温部での触媒活性こそがメソポーラスシリカに特徴的な新規活性サイトによるものと考えられる。この新規活性サイトの発現機構および高活性化の可能性を調べるために、Alを含まないメソポーラスシリカを合成し、イソヘキサンのクラッキング活性を調べた。その結果、アレニウスプロットは1本の直線となり、低温部での特徴的な活性は見られなかった。このことより、メソポーラスシリカに特徴的な低温部での活性は不純物としてのAlに由来するものであると考えられる。

今年，作为获得有机废物处理高性能催化剂设计指南的第一步，我们研究了介孔二氧化硅上异己烷裂解的反应机理，并试图阐明活性位点的特征。虽然所有催化剂上裂化的主要产物都是乙烯、丙烯和异丁烯，但在所有催化剂上裂化的主要产物都是乙烯、丙烯和异丁烯，尽管观察到产物分布存在相当大的差异。在固体酸催化剂（例如沸石）上的反应中，C3/C4 比率较大。这表明将质子添加至叔碳原子以形成碳鎓离子中间体并发生α-裂解的途径是有利的。另一方面，在没有催化剂的情况下，C3/C4比小于在酸催化剂的情况下的C3/C4比。无催化剂的裂解通过自由基机制进行，裂解的活化能不太取决于裂解位置，导致C3/C4比率接近1。在本研究的目标介孔二氧化硅催化剂上，获得了较低的 C3/C4 比，与没有催化剂的情况类似。由此表明，与酸催化剂不同，介孔二氧化硅具有从根本上促进裂化的催化功能。介孔二氧化硅的阿伦尼乌斯图由两条直线组成，并且在低温下特别活跃，在该低温区域的催化活性。被认为是由于介孔二氧化硅具有新颖的活性位点特征。为了研究这种新活性位点的表达机制和高活化的可能性，我们合成了无铝介孔二氧化硅并研究了其异己烷裂解活性。结果，阿累尼乌斯图显示单直线，并且在低温下没有观察到特征活性。据此，认为介孔二氧化硅所特有的低温活性源自作为杂质的Al。

项目成果

H.Yoshida ら: "Photooxidation of Propene by Molecular Oxygen over FSM-16" Chemistry Letters. vol.1998. 1121-1122 (1998)

H. Yoshida 等人：“FSM-16 上的分子氧光氧化丙烯”，《化学快报》第 1121-1122 卷（1998 年）。