高性能チタノシリケートの合成と固体選択酸化触媒反応への応用Highly effective titanosilicate catalysts: Novel preparation and application to alkene epoxidation
横浜国立大学大学院工学研究院機能の創生部門Graduate School of Engineering, Yokohama National University ◇ 〒240-8501 神奈川県横浜市保土ヶ谷区常盤台79-5
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ゼオライトの結晶骨格中に孤立化した四配位のチタンイオンを含むチタノシリケートは,種々の有機物の過酸化水素による液相選択酸化反応の触媒として注目されている。その研究開発はチタノシリケートの代表例である MFI構造のTS-1とBEA構造のTi-Betaに重点をおいて展開されてきたが,両者は嵩高い反応物への応用,チタン活性種一個あたりの比活性ならびに耐溶出性などにおいて大きな問題点を抱えている。また,より有効なアルケンエポキシ化用チタノシリケート触媒の開発も急務の一つとなっている。そこで我々は,細孔構造のユニークなMWW型ゼオライトに着目し,ホウ酸を結晶化助剤に用いる直接水熱法またはMWWゼオライト構造の柔軟性を生かしたポスト合成法を駆使して高性能Ti-MWW触媒の合成に成功した。さらに,Ti-MWWを出発物質とした広い反応場をもつ触媒の構築についても検討を行なった。本報では,最近Ti-MWWの合成と応用に関する研究で得られた結果を概説する。
Titanosilicates containing tetrahedral Ti ions in zeolite framework prove to be attractive catalysts owing to their capability of oxidizing a variety of organic compounds with clean oxidant of hydrogen peroxide in liquid-phase. In the last two decades, the studies have been focused on two representative titanosilicates, MFI type TS-1 and BEA type Ti-Beta. However, these two titanosilicates have a lot of difficult problems to tackle. Medium-pore TS-1 lacks the ability in the oxidation of bulky substrates, and there is still a large space to improve its specific activity per Ti site. Ti-Beta, on the other hand, encounters serious disadvantages of easy leaching of Ti active species due to its structural stacking faults. From the viewpoint of developing new heterogeneous catalytic processes for alkene epoxidation, it is urgent to prepare more efficient titanosilicate. Very recently, we have succeeded in incorporating Ti into MWW zeolite having a very unique pore structure. Both hydrothermal synthesis using boric acid as a crystallization-supporting agent and postsynthesis through a reversible structural conversion result in Ti-MWW catalysts extremely active for alkene epoxidation. Ti-MWW is also converted to the catalysts with accessible reaction spaces suitable for bulky reactions. This paper reviews our recent studies on the preparation and catalytic properties of Ti-MWW.
Key words: titanosilicate; Ti-MWW; epoxidation; hydrogen peroxide; hydrothermal synthesis; postsynthesis; delamination
© 2003 ゼオライト学会© 2003 Japan Association of Zeolite
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