日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
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Zeolite 33(4): 110-120 (2016)
doi:10.20731/zeoraito.33.4.110

解説解説

マイクロポーラスMo-V-O複合酸化物の調製と選択酸化反応への応用Synthesis of microporous crystalline Mo-V-Oxide and its application for selective oxidations

1豊田中央研究所 稲垣特別研究室Toyota Central R&D Labs., Inc.  ◇ 〒480–1192 愛知県長久手市横道41番地の1 ◇ Nagakute, Aichi 480–1192, Japan

2首都大学東京 都市環境学部分子応用化学コースDepartment of Applied Chemistry, Graduate School of Urban Environmental Sciences, Tokyo Metropolitan University ◇ 〒192–0397 東京都八王子市南大沢1–1 ◇ 1–1 Minami-osawa, Hachioji, Tokyo, 192–0397, Japan

3神奈川大学 工学部 物質生命化学科Department of Material and Life Chemistry, Faculty of Engineering, Kanagawa University ◇ 〒221–8686 神奈川県横浜市神奈川区六角橋3–27–1 ◇ 3–27, Rokkakubashi, Kanagawa-ku, Yokohama, 221–8686, Japan

受理日:2016年5月10日Accepted: May 10, 2016
発行日:2016年10月15日Published: October 15, 2016
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水熱合成法により結晶性Mo3VOx複合酸化物(MoVO)を合成した。合成の前駆体溶液中には[Mo72V30O282(H2O)56(SO4)12]36−({Mo72V30})ボール型ポリオキソメタレートが形成しており,これがMoVO形成に必要なビルディングユニットを供給することで結晶形成が進行した。この合成において種結晶を用いると,種結晶が結晶核として機能し,{Mo72V30}から供給されるビルディングユニットが種結晶上に集積しながら結晶形成が進行することが分かった。MoVOはエタンおよびアクロレインの選択酸化反応に極めて高い触媒活性を示した。これらの反応には構造の7員環が深く関与しており,エタン酸化反応では7員環内部が,アクロレイン酸化反応では7員環表面が反応場として機能することが明らかとなった。エタン酸化反応においては7員環近傍の局所構造が触媒活性に大きく影響することが明らかとなり,酸化活性が触媒の部分構造で発現している様子が分子レベルで表現できるようになった。

Recent development of microporous crystalline Mo-V mixed oxides (MoVO) are reviewed. MoVO is formed by a self-assembly of structural units supplied by the boll-shaped large polyoxometalate, [Mo72V30O282(H2O)56(SO4)12]36-({Mo72V30}), resulting in the formation of a sophisticated crystal structure. Addition of MoVO seed crystal into the precursor solution of MoVO induced the crystal formation of MoVO having the same crystal structure with the seed crystal. Comparison of catalytic activities of 4 distinct MoVO catalysts with the same elemental composition and with different crystal structure clearly demonstrated a strong dependence of the crystal structure on the catalytic activity for the selective oxidation of ethane and acrolein. Then, catalysis field of MoVO for selective oxidations were investigated by using MoVO catalysts with the same microporosity and with the difference external surface area. It was proved that ethane, accessible into the micropore, is converted to ethene inside the micropore without diffusion effect. On the other hand, acrolein which is inaccessible into the micropore is converted to acrylic acid at the mouth of the micropore. Proper redox treatment for MoVO leaded a partial structural change around the micropore which strongly affected its microporosity and the catalytic performance of the ethane oxidation. The significant role of the micropore for the selective oxidation of ethane was observed. On the basis of the comprehensive studies, molecular-level insight of the selective oxidation by using MoVO could be obtained.

キーワード:選択酸化反応;結晶性Mo3VOx複合酸化物;ミクロ細孔;構造依存性;酸化還元

Key words: Selective oxidation; Crystalline Mo3VOx; Micropore; Structure-activity relationship; redox

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