新規オクタヘドラルモレキュラーシーブ―結晶性モリブデンーバナジウム複合酸化物―Noble octahedral molecular sieve, crystalline Mo-V mixed metal oxide
北海道大学触媒化学研究センターCatalysis Research Center, Hokkaido University
北海道大学触媒化学研究センターCatalysis Research Center, Hokkaido University
モリブデンとバナジウム-酸素8面体を主構成部位とする新規オクタヘドラルモレキュラーシーブの構造,吸着特性,合成法,生成機構および触媒活性について述べる。斜方晶および三方晶Mo3VOxは金属-酸素から成る双5角錐とそれを取り囲む五つの金属-酸素8面体が稜共有することによって出来る5角形ユニットと,この5角形ユニットと点共有する金属-酸素8面体から構成される。この構造中には七つの8面体が点共有することによって出来る7員環が積み重なった7員環チャンネルが存在する。この7員環チャンネルは熱処理により細孔化することが可能であり,二酸化炭素,窒素,メタン,エタンといった低分子を取り込むことが出来る。また,モリブデンとバナジウムという酸化還元を容易に受ける金属からなる酸化物であるため,酸化還元によりその細孔特性を可逆かつ連続的に制御できるというこれまでにない新しい特徴を有する。これらの化合物の合成反応溶液の分析から,まず六つのモリブデンからなる5角形ユニットビルディングブロックが生成し,これが他のモリブデンやバナジウムと縮合するという機構が提案できた。
Structural analysis, porous properties, synthesis, formation mechanism and catalytic acitivity of nobel type of octahedral molecular sieve, crystalline orthorhombic and trigonal Mo and V mixed metal oxide, were reported. These orthorhombic and trigonal Mo3VOx have a layered structure with a slab comprising 6- and 7-membered rings of {MO6} octahedral and pentagonal {(M)M5O21} units with a {MO7} pentagonal bipyramidal unit and five edge-sharing {MO6} octahedra. The layered 7-membered rings produce channel structure with a diameter of ca. 0.4 nm, and this channel could be empty by the thermal treatment. Small molecules as CO2, methane, N2, Kr and ethane can enter into this pore, although bigger molecules like butane and hexane can not enter. Because these metal oxides are based on Mo and V which could easily be oxidized and reduced, the pore property could be reversibly and continuously tuned by the redox treatments. Both compounds are produced by a hydrothermal reaction of solution containing Mo and V. By analyzing the reaction solution, we propose building block synthesis mechanism. The pentagonal {(M)M5O21} unit of Mo is produced in the solution and this building block reacts with other Mo and V to form the orthorhombic and trigonal Mo3VOx. Furthermore, both orthorhombic and trigonal Mo3VOx catalyze several selective oxidation reaction such as acrolein to acrylic acid and alcohols to carbonyl derivatives.
キーワード:オクタヘドラルモレキュラーシーブ;ミクロ孔;酸化還元;ポリオキソモリブデート
Key words: octahedral molecular sieve; micropore; redox; polyoxomolybdate
© 2008 ゼオライト学会© 2008 Japan Association of Zeolite
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