高効率、高選択的アルカンメタセシスを実現する新規触媒システムの開発

开发实现高效、高选择性烷烃复分解的新型催化剂体系

基本信息

批准号：
09J04793
负责人：
古川森也
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題の通り,本研究は高効率高選択的なアルカンメタセシスを実現する新規触媒システムの開発を目指している,第一年度ではアルカン脱水素・水素化触媒としてPtSn/Al_2O_3を,オレフィンメタセシス触媒としてRe_2O_7/Al_2O_3を用いこれらの触媒層を閉鎖循環系内で連結させたタンデム型反応系を設計し,第二年度においては触媒系の最適化によりさらなる活性の向上に成功した.第三年度においては,より一層の活性向上を目指し,速度論的検討および触媒性能の再評価を行った.(1)速度論的考察本反応における生成物収量の経時変化を追跡した結果,反応の初期においてエチレン,プロピレン,2-ブテンがそれぞれ1:2:1の比で生成したことから最初のステップであるプロパンの脱水素に比べそれに続くプロピレンのメタセシスは十分に速く進行することが示された.この結果から,本反応系においては最初のステップであるプロパン脱水素を促進することが全体の反応促進に重要であるということが見出され,活性向上に対する指針を得るに至った.(2)PtSn/SiO2のキャラクタリゼーションと触媒活性の評価本反応における重要なステップである脱水素・水素化過程に関与するPtSn/Al_2O_3触媒に対しPtの分散度をCOパルス法により見積もった結果,Ptの分散度は19%であることを明らかにした.その結果,表面に存在するPt原子当たりの触媒回転数は反応120時間後で233に達することが判明した.本触媒性能は従来報告されている最高値の二倍近い値であり,本反応系の優れた性能が実証された.これまではプロパン転化率で触媒性能を比較していたため従来の値に匹敵するという評価であったが,この様に活性サイトあたりの触媒性能を明らかにすることで,本アルカンメタセシス反応系の性能を再評価することに成功した。

根据本研究课题，本研究旨在开发一种新型催化剂体系，实现高效、高选择性的烷烃复分解。使用Re_2O_7/Al_2O_3作为终止催化剂，我们设计了串联反应体系，将这些催化剂层连接成一个封闭的循环系统，第二年，我们通过优化催化剂体系，成功地进一步提高了活性。年为了进一步提高活性，我们进行了动力学研究并重新评估了催化剂性能（1）动力学考虑通过跟踪该反应中产物收率随时间的变化，我们发现在乙烯、丙烯中， 2-由于丁烯以 1:2:1 的比例生成，因此表明随后的丙烯复分解反应比第一步（丙烷脱氢）进行得足够快。从该结果来看，该反应体系在第一步中发现促进丙烷脱氢这一步骤对于促进整个反应非常重要，并获得了提高活性的指南。（2）PtSn/SiO2 的表征和催化活性评价。采用CO脉冲法对参与脱氢和加氢过程的PtSn/Al_2O_3催化剂中的Pt分散度进行了评估，发现Pt的分散度为19%。结果结果发现，反应120小时后，表面上每个Pt原子的催化剂周转数达到233。该催化剂的性能几乎是之前报道的最高值的两倍，证明了该反应体系的优越性。由于催化剂性能是根据洛烷转化率进行比较的，因此评价为与现有值相当，但通过这样明确每个活性位点的催化剂性能，成功地重新评价了该烷烃复分解反应系统的性能。这样做。