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
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 35(3): 101-108 (2018)
doi:10.20731/zeoraito.35.3.101

解説解説

赤外分光法を用いた高温におけるゼオライト上のブレンステッド酸点の挙動解明IR study of dynamic behavior of Brønsted acid sites on zeolites at high temperatures

1東京工業大学物質理工学院応用化学系応用化学コースSchool of Materials and Chemical Technology, Tokyo Institute of Technology

2東京工業大学科学技術創成研究院化学生命科学研究所Institute for Innovative Research, Tokyo Institute of Technology

受理日:2018年5月30日Accepted: May 30, 2018
発行日:2018年7月15日Published: July 15, 2018
HTMLPDFEPUB3

ゼオライトは固体酸触媒として広く用いられており,その酸性質評価の1つとして赤外分光法が古くから利用されてきた。しかしながら,プローブ分子を用いた従来の酸性質評価方法は,触媒反応温度に比べ低い温度で評価しているといったデメリットが存在し,酸性質評価結果と触媒反応結果に相関が得られないといった報告もされている。そこで,高温におけるゼオライト酸性水酸基の挙動を赤外分光法で直接観測し,その際の酸性水酸基の解離エンタルピーを算出し,高温におけるゼオライト酸強度の指標とした。また,Density Functional Theory(DFT)計算の結果と併せることで,高温でのゼオライトのプロトンホッピング挙動についても検討を行った。その結果,ゼオライト上の酸性水酸基の解離エンタルピーはゼオライトの骨格構造に大きく依存していることが明らかとなり,およそ573 K付近の温度を境にエンタルピーの値に違いが観られた。この結果を受けて,温度変化によるプロトン位置についてDFT計算を行った結果,低温領域(573 K以下)ではプロトンがAlサイト周りに非局在化しており,高温になると格子全体をホッピングすることが明らかとなった。

Zeolites have been widely used as solid acid catalysts, and infrared spectroscopy is one of the powerful methods for characterization of acidity of that. However, the conventional characterization method using probe molecules have some disadvantages, which is the difference of temperatures between characterization and catalytic reaction. Hence, we cannot directly relate the result of characterization to the catalytic activity under real reaction conditions. In this study, dynamic behavior of acidic OH groups on zeolites was directly observed using IR, and dissociation enthalpy of acidic OH groups was estimated to use for one of the factors of a characterization of zeolite acidity at high temperatures. Moreover, the mechanism of proton-hopping on zeolites was investigated combined with DFT calculation. The dissociation enthalpy was dramatically affected by the zeolite topology, which was different between over 573 K and under of that. In results of DFT calculation, it revealed that protons delocalized around the T site under 573 K, and it hopped over all of the structures of zeolite at higher temperatures.

キーワード:ゼオライト;酸性質;赤外分光法;DFT計算;プロトンホッピング

Key words: Zeolite; Acid property; FT-IR; DFT calculation; Proton-hopping

This page was created on 2018-07-24T09:17:55.449+09:00
This page was last modified on


このサイトは(株)国際文献社によって運用されています。