最終更新日

2019/2/28

 

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研究内容


学部生のみなさんへ(研究室選択について)

 固体酸塩基触媒の研究をしています。
 固体のうち,表面に吸着した分子に対して酸や塩基の作用をする物質を固体酸・塩基といい,酸・塩基触媒反応を起こすものを固体酸・塩基触媒と言います。100%の硫酸より強い酸を超強酸,1Nの水酸化ナトリウム水溶液より1012倍以上強い塩基を超強塩基といい,固体の物が固体超強酸・超強塩基と呼ばれる物質です。
 固体触媒は再利用できるため,廃棄物の少ないグリーンなプロセスを構築できます。



 固体塩基として,酸化マグネシウムや酸化カルシウム等のアルカリ土類金属酸化物が良く知られています。これらは,水酸化物や炭酸塩を高温で熱分解することにより,容易に得ることができます。固体塩基は,空気中の酸素、二酸化炭素や水分とすぐ反応してしまうため,研究を進める上でいろいろ難しい点があります。私達は空気中で使える固体塩基を開発するため,酸化マグネシウムや酸化カルシウム等の従来の固体塩基の表面修飾を試みた結果,耐水性・耐二酸化炭素性に優れた固体塩基の合成に成功しています。固体塩基の表面修飾の方法として,アルカリ土類金属水酸化物の表面の水酸基と,金属アルコキシドの反応を用い,表面に一層の酸化アルミニウムや酸化チタンなどの酸化物を形成することができました。

   バリウムやストロンチウムの酸化物は塩基性が強いため,高性能な塩基触媒となることが期待できます。しかし,これらの水酸化物は分解の途中で融解してしまうため,表面積の大きな試料が得られないという欠点があります。そこで,金属水酸化物の表面の水酸基と金属アルコキシドの反応を応用し,脱水に関し加熱に代わる方法として,金属アルコキシドの加水分解反応を利用した化学的な方法によって金属水酸化物を脱水し,高表面積かつ高活性な金属酸化物固体塩基を合成することを目指しています。
 現在のところ,良く混合された二元系酸化物,あるいはその前駆体が,これまでに知られていない温和な条件で生成することが明らかになっています。

 このような研究に,学部4年生や修士課程の皆さんと研究室に同居して一緒に取り組んでいます。