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 41(3): 90-98 (2024)
doi:10.20731/zeoraito.41.3.90

解説解説

MTO型反応における触媒デザインと反応機構との関係解明に向けてToward Understanding the Relationship between the Catalyst Design and the Reaction Mechanism in MTO-type Reactions

1東京大学生産技術研究所Institute of Industrial Science, The University of Tokyo ◇ 〒153–8505 東京都目黒区駒場4丁目6–1

2静岡大学学術院工学領域化学バイオ工学系列Division of Applied Chemistry and Biochemical Engineering, College of Engineering, Academic Institute, Shizuoka University ◇ 〒432–8561 静岡県浜松市中央区城北3丁目5–1

受理日:2004年4月3日Accepted: April 3, 2004
発行日:2024年7月15日Published: July 15, 2024
HTMLPDFEPUB3

低級オレフィン合成の代替法として注目されているMethanol-to-Olefins(MTO)反応では,ゼオライトのナノ反応空間で形成・規定される大きな反応中間体種の存在が鍵であり,これが主たる反応経路とそれに伴う生成物選択性に影響を与えるとされている。しかしながら,真の中間体種の同定は一般に困難であり,本反応においても構造パラメータ(骨格内Al分布≒触媒活性点分布)と観察される触媒特性(形成される中間体の種類)との関連性を示すことは困難であった。本稿では,我々が行ってきた同位体標識による過渡応答解析法を紹介し,ZSM-5のAl分布とMTO反応挙動(特にプロピレン形成挙動)との構造–性能相関を示す。異なる有機構造規定剤を用いて合成された二つのZSM-5サンプルは異なるAl分布を示す。MTO反応におけるオレフィン選択性は類似していたが,プロピレンへの標識炭素(13C)の取り込み挙動は大きく異なることを実験的に示し,確かに骨格内Al分布が反応メカニズムへ影響を与えていることを実験的に示すことに成功した。

The designed synthesis of zeolite catalysts, with focus on controlling framework structure and heteroatom distribution, enhances their catalytic efficacy. In Methanol-to-Olefins (MTO) reaction, the shape of intermediate species formed in the reaction nanospace influences the major reaction mechanisms and product selectivity. However, observing active intermediate species presents challenges, making it difficult to establish a clear link between catalytic site (i.e., Al atoms) distribution and catalytic properties. Through isotopic labeling experiments, we demonstrate a structure-catalytic performance relationship between Al distribution in ZSM-5 zeolite and methanol-to-olefins reaction behavior, especially in propylene formation. Two ZSM-5 samples synthesized with different organic structure-directing agents exhibit varying Al distributions based on solid-state NMR spectroscopy and constraint index measurements. Despite similar catalytic properties in terms of conversion and selectivity in MTO reaction, transient responses of 13C insertion into propylene fragments differ significantly. These results, obtained experimentally, elucidate the relationship between zeolite design and catalytic performance, providing valuable insights into catalyst optimization for desired reactions.

キーワード:MTO反応;Al分布;カーボンプール;形状選択性;同位体標識

Key words: MTO reaction; Al distribution; carbon-pool; shape selectivity; isotopic labeling

This page was created on 2024-07-05T10:19:26.960+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。