研究内容
クリーン化学プロセスのための
水中固体酸の設計
化学プロセスは様々な廃棄物を産出しているが、究極には廃棄物ゼロのクリーン化学プロセスを目指すべきである。無害な溶媒である水の中でうまく働く固体酸が開発できれば、この目的が達成できる。
最近、奥原教授の書いた総説が、Chem. Rev. (2002) に載りました。ヘテロポリ酸の水中触媒反応の図が表紙を飾っています。
- 現在の硫酸プロセスを固体プロセスに変換することが夢
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要求される水中固体酸とは
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ヘテロポリ触媒の進化
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Heteropolyacid
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-1- Stronger acid
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-2- Thin-layers
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Tetralone
Dipentaerythritol
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-3- Bifunctional catalyst
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Alkane isomerization
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- 【A】 Pd/WO3-ZrO2
- Acetic acid
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-4- X2.1H0.9PW12O40
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Shape selective reaction
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-5- Cs2.5H0.5PW12O40 (Cs2.5)
Water-tolerant
solid acid
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α-Olefin oligomers
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【B】 Zr(HPO4)2PO43-/Zr(OH)4
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- 【C】 MoO3-ZrO2
WO3-ZrO2
- Selective hydration
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-6- Nanocomposite
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【D】 (VO)2P2O7 nano-plates
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Maleic anhydride
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水中固体酸ランキング
1. 酢酸エチルの加水分解とエステル化
Chem. Rev. 102 (2002) 3641より
- 酢酸エチルの加水分解
- エステル化
| 触媒 | 反応Aの速度 | 反応Bの速度 |
A : 酢酸エチル加水分解（10-3 min-1 g-1）、
B : エステル化（10-3 mol-1 dm3 min-1 g-1）。○は当研究室で開発したもの。 |
| Nafion-SiO2 | 4.5 | 9.4 |
| H-ZSM-5 (Si/Al = 40) | 3.5 | 3.2 |
| ○ Cs2.5H0.5PW12O40 | 3.5 | 10.2 |
| Nb2O5･nH2O | 1.0 | 0.6 |
| SiO2-Al2O3 | 0 | 0.1 |
| ○ 9 at% MoO3-ZrO2 | 1.4 | 3.5 |
| ○ 23 at% MoO3-ZrO2 | 1.6 | 1.8 |
| ○ 9 at% WO3-ZrO2 | 1.5 | 2.2 |
| ○ 23 at% WO3-ZrO2 | 1.2 | 1.0 |
2. α-ピネンの水和
Chem. Lett. 35 (2006) 1346より
- α-ピネンの水和
| 触媒 | α-ピネン転化率 / % | 選択率 / % |
| 選択率 : α-テルピネオールと1,8-テルピンの合計。○は当研究室で開発したもの。 |
| ○ Cs2.5-(SiO2-APS) | 86 | 71 |
| H-β (Si/Al = 25) | 69 | 32 |
| H-ZSM-5 (Si/Al = 30) | 3 | 0 |
| H-mordenite (Si/Al = 20) | 0 | - |
| SiO2-Al2O3 | 0 | - |
| Amberlyst 15 | 44 | 45 |
| Nafion-H | 16 | 39 |
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水が関与する触媒反応
- 新しい固体酸の分野に広がる可能性
- WO3-ZrO2はエチレン水和に有効であることを発見（W. Chu）
- MoO3-ZrO2は水があった方が高活性