2010B1795

BL14B2選択的水素化分解用金属ナノ粒子触媒の実用化に向けた微細構造解析
Characterization of Fine Structure of Highly Active Supported Metal
Nanoparticle Catalysts for Selective Hydrogenolysis
金田 清臣 a,b, 満留 敬人 b, 水垣 共雄 b, 實川 浩一郎 b
Kiyotomi Kaneda a,b, Takato Mitsudomeb, Tomoo Mizugakib, Koichiro Jitsukawaba

大阪大学太陽エネルギー化学研究センター, b 大阪大学大学院 基礎工学研究科
a,b
OSAKA UNIVERSITY

液相でのグリセロール水素化分解反応に高選択性を示す固定化銅ナノ粒子触媒の開発を行い、XAFS 法により銅種の構造解析を行った。前駆体の銅置換ハイドロタルサイト中では、銅は Cu2+種として存在し、水素雰囲気での前処理により一部還元され、さらに反応条件下で銅ナノ粒子が生成したと考えられる。反応後の触媒の XANES 解析により、銅触媒中には、Cu㻔0㻕以外に Cu㻔I㻕、Cu㻔II㻕が存在することが明らかとなった。再使用後の触媒は活性を維持していたことから、微量の酸化物種の存在が触媒の安定性を維持している要因と考えられる。
キーワード：

グリセロール、銅ナノ粒子、触媒、XAFS、XANES

背景と研究目的：
近年、バイオディーゼル生産の増加により、副生成物であるグリセロール生産量も年々増加し、世界的な供給過多が予想されている。現在、その有効利用法について多くの研究開発が進められている。特に触媒を用いた変換方法としては、図 1 に示すように大きく分けて酸化、水素化分解、脱水、熱分解ガス化などが報告されている[1]。

OHOH
OH

CO2Me

glycerol
HOOH

OH

HOOH

O
HOOH

HOOH

OH
OOHOH

図 1．グリセロールの各種変換反応
目的生成物をアルコールとした場合には、水素化分解法があげられる。
プロパンジオール類は、溶媒、ポリエステル原料として極めて重要であり、従来、1,2−プロパンジオールについてはプロピレンの部分酸化による製造技術、1,3−プロパンジオールについては、糖の発酵による製造技術が実用化されている。しかし、発酵法は反応速度が遅いため、巨大な発酵槽が必要となる他、最終的な水溶液中の生成物濃度が低いことから、分離、精製コストが大きくなるという問題がある。
触媒を用いる水素化分解法は、一般に有機溶媒中で反応が行われるので、生成物の分離精製が容易である点で有利であるが、これまでの報告では、収率があるいは選択性が低いという問題がある。今後はバイオディーゼルの生産量そのものが増大することが予想され、バイオディーゼル由来のグリセロールから有用物質への高選択的変換法の開発は、日本の産業界にとっても極めて重要な課題と言える。
我々の研究グループでは、グリセロールから 1,2−プロパンジオールへの水素化分解反応をターࢤࢵࢺ࡜ࡋ࡚ࠊᒙ≧⢓ᅵ㖔≀࡛࠶ࡿࣁ࢖ࢻࣟࢱࣝࢧ࢖ࢺ㻔HT㻕໬ྜ≀ࢆ⏝࠸ࡓᅛᐃ໬㖡ࢼࣀ⢏Ꮚゐ፹ࡀᴟࡵ࡚㧗࠸㑅ᢥᛶࢆ♧ࡍࡇ࡜ࢆぢฟࡋࡓࠋᮏゐ፹ࡣ✵Ẽ୰࡛ࡶྲྀᢅࡀᐜ࡛᫆ඃࢀࡓ෌฼⏝ᛶࢆ♧ࡍ≉ᚩࢆࡶࡘࠋᮏ⏦ㄳㄢ㢟࡛ࡣࠊࡇࡢ㧗ᶵ⬟࡞㖡ࢼࣀ⢏Ꮚゐ፹ࡢᒁᡤᵓ㐀ゎᯒࢆ XAFS ἲ࡟ࡼࡾ⾜ࡗࡓࠋᐇ㦂㸸ࣁ࢖ࢻࣟࢱࣝࢧ࢖ࢺࡣ᪤ሗ࡟ᚑ࠸ඹỿἲ࡟ࡼࡾㄪ〇ࡋࡓࠋࡇࡢ࡜ࡁࠊMg2+ࢆ௚ࡢ஧౯㔠ᒓ✀࡟ኚ࠼ࡿྠᆺ⨨᥮࡟ࡼࡾ✀ࠎࡢ㔠ᒓ஺᥮ࣁ࢖ࢻࣟࢱࣝࢧ࢖ࢺࡀㄪ〇࡛ࡁࡿ[2]ࠋ㖡⨨᥮ࣁ࢖ࢻࣟࢱࣝࢧ࢖ࢺ㻔CuAl-HT㻕ࡣࠊ஝⇱ᚋࠊỈ⣲㞺ᅖẼୗ࡛๓ฎ⌮ࢆ⾜ࡗࡓࠋࢢࣜࢭ࣮ࣟࣝࡢỈ⣲໬ศゎ཯ᛂࡣࠊࢸࣇࣟࣥ〇ෆ⟄ࢆ࠸ࢀࡓࢫࢸࣥࣞࢫ〇࣮࢜ࢺࢡ࣮ࣞࣈࢆ⏝࠸࡚ࠊᡤᐃࡢỈ⣲ᅽୗ࡛⾜ࡗࡓࠋ཯ᛂᚋࡢ⏕ᡂ≀ࡣࠊGC ࠾ࡼࡧ GCMS ࡟ࡼࡾศᯒࠊᐃ㔞ࡋࡓࠋゐ፹ࡢ࢟ࣕࣛࢡࢱࣜࢮ࣮ࢩࣙࣥࡣࠊXRDࠊSEMࠊTEMࠊඖ⣲ศᯒࢆ⏝࠸ࡓࠋ㑏ඖ๓ᚋࡢゐ፹ࡢ
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