前例のないナノ塩基性金属酸化物／ゼオライト触媒による新規高選択的フェノール合成

使用前所未有的纳米金属氧化物/沸石催化剂进行新型高选择性苯酚合成

基本信息

批准号：
16F16078
负责人：
岩澤康裕
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでにアルカリ金属/ゼオライト及びアルカリ土類金属/ゼオライト触媒のなかでもCs/β触媒が、触媒反応の中でも困難な反応とされるベンゼンのフェノールへの直接酸化反応をアンモニア共存下で高選択的に高い転化率をもって進行させることを見出してきた。当該年度では、酸塩基触媒であるCs/βにより酸化反応が進行するという特異な反応機構の解析を主目的として、X線分光測定や理論計算により反応機構の解析を行った。各アルカリ金属(Na, K, Rb, Cs)及びアルカリ土類金属(Mg, Ca, Sr, Ba)をβゼオライトにイオン交換で担持させた触媒に関して、各金属イオンのイオン半径とベンゼン転化率及びフェノール選択率の相関を調べると、イオン半径の増加に伴い転化率と選択率が増加する傾向があり、特にイオン半径が150 pmを超えるRbとCsで高い転化率がみられた。XPS, XAFSによりCs/β触媒のCsの構造を調べるとCsはCs+のシングルサイトとして存在していることが分かった。そこでβ細孔中に固定されたCsイオンを活性構造と仮定して、DFT計算から反応機構解析を行った結果、ベンゼンと酸素、アンモニアがCsイオン上に共吸着し、アンモニアによる酸素分子の解離とベンゼンへの酸素の結合が協奏的に起こるという反応機構が推定された。以上から、Csのように大きいイオン半径を有する金属イオンを反応場として用いることで、通常の酸化反応のような金属種の酸化過程を経ずに、金属シングルサイト上で協奏的に各反応物が活性化し、反応が進行するような反応場を提供するといった前例のない新しい触媒作用の開発に成功した。

到目前为止，在碱金属/沸石和碱土金属/沸石催化剂中，已经发现CS/β催化剂会导致苯对苯酚的直接氧化为苯酚，这被认为是催化反应中的一种困难反应，以高度选择性和高度选择性和高度转化为Ammonia。在这个财政年度，我们通过X射线光谱和理论计算分析了反应机制，其主要目的是分析由于酸碱催化剂CS/β而导致氧化反应进行的独特反应机制。当离子半径之间的相关性，每个金属离子的苯转化和苯酚选择性之间的催化剂中，每种碱金属（Na，K，Rb，Cs）和碱土金属（MG，CA，CA，CA，SR，BA）通过离子交换在βZeolols上的增加而增加了IION的辐射，从而增加了ION的启发，从而增加了ION的兴奋，并且IN趋向于增加。离子半径超过150 pm的CS。当使用XPS和XAFS研究CS/β催化剂中CS的结构时，发现CS作为CS+的单个位点存在。因此，假设β孔中的CS离子是活性结构，我们通过DFT计算进行了反应机制分析，结果估计，苯，氧气和氨和氨与CS离子共同吸附，从而导致氨和氧与苯甲酸的结合，从而导致氧气分子的解离，并在苯二烯中发生在一致的苯二。从前面的情况下，通过使用具有大离子半径（例如CS）的金属离子，例如反应场，我们成功地开发了一种前所未有的新催化作用，其中每个反应物在单个金属位置在单个金属位置协同激活，并且反应在没有进行金属物种的氧化过程（例如通常的氧化反应）的情况下进行。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

電気通信大学　大学院情報理工学研究科　基盤理工学専攻　環境触媒化学研究室

电力通信大学信息科学与技术研究生院基础科学与工程系环境催化剂化学实验室

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

電気通信大学　燃料電池イノベーション研究センター

电力通信大学燃料电池创新研究中心

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Selective switchover of the catalytic reaction pathways from complete oxidation to selective hydroxylation of benzene on alkali and alkaline earth metals/zeolites

苯在碱金属和碱土金属/沸石上的催化反应路径从完全氧化到选择性羟基化的选择性切换

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. S. Acharyya;S. Ghosh;S. Yamamoto;K. Hayashizaki;L. Wang;T. Kaneko;T. Sasaki;Y. Iwasawa
通讯作者：
Y. Iwasawa

Selective Oxidation of Benzene to Phenol by Alkali- and Alkaline Earth-metal/Zeolite Catalysts

碱金属和碱土金属/沸石催化剂选择性氧化苯生成苯酚

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Ghosh;S. S. Acharyya;Y. Yoshida;K. Higashi;T. Kaneko;T. Sasaki;Y. Iwasawa
通讯作者：
Y. Iwasawa

Unexpected Selective Oxidation of Benzene to Phenol by Alkali- and Alkaline Earth Metal/Zeolite Catalysts

碱金属和碱土金属/沸石催化剂将苯意外选择性氧化为苯酚

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. S. Acharyya;S. Ghosh;S. Yamamoto;K. Hayashizaki;L. Wang;T. Kaneko;K. Higashi;Y. Yoshida;T. Sasaki;Y. Iwasawa
通讯作者：
Y. Iwasawa