MATSUKATA, Masahiko

写真a

Affiliation

Faculty of Science and Engineering, School of Advanced Science and Engineering

Job title

Professor

Homepage URL

http://www.f.waseda.jp/mmatsu/

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Concurrent Post 【 display / non-display 】

  • Faculty of Science and Engineering   Graduate School of Advanced Science and Engineering

  • Faculty of Science and Engineering   Graduate School of Environment and Energy Engineering

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Research Institute 【 display / non-display 】

  • 2020
    -
    2022

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

  • 2016
    -
    2020

    ナノプロセス研究所   プロジェクト研究所所長

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Education 【 display / non-display 】

  • 　
    -
    1989

    Waseda University   Graduate School, Division of Science and Engineering   Applied Chemistry  

  • 　
    -
    1984

    Waseda University   Faculty of Science and Engineering   Department of Applied Chemistry  

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Degree 【 display / non-display 】

  • Waseda University   Dr. of Engineering

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Research Experience 【 display / non-display 】

  • 2001
    -
    　

    Professor, School of Science and Engineering, Waseda University

  • 1997
    -
    2001

    Associate Professor, School of Science and Engineering, Waseda University

  • 1996
    -
    1997

    Associate Professor, Faculty of Engineering Science, Osaka University

  • 1992
    -
    1996

    Research Associate, Faculty of Engineering Science, Osaka University

  • 1989
    -
    1991

    Research Associate, Faculty of Engineering, Seikei University

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Professional Memberships 【 display / non-display 】

  • 　
    　
    　

    The Membrane Society of Japan

  • 　
    　
    　

    American Institute of Chemical Engineers

  • 　
    　
    　

    Materials Research Society

  • 　
    　
    　

    Chemical Society, Japan

  • 　
    　
    　

    American Chemical Society

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Research Areas 【 display / non-display 】

  • Nanometer-scale chemistry

  • Inorganic compounds and inorganic materials chemistry

  • Chemical reaction and process system engineering

  • Transport phenomena and unit operations

  • Catalyst and resource chemical process

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Research Interests 【 display / non-display 】

  • Micro and Mesoporous Meterials, Catalysis, Membrane, zeolite, Plastic recycling, Hydrogen Production, Energy, Biomass, Utilization of Coal and wastes,Fuel Chemistry,Micro and Mesoporous Materials

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Papers 【 display / non-display 】

  • Formation Process of Columnar Grown (101)-Oriented Silicalite-1 Membrane and Its Separation Property for Xylene Isomer

    Motomu Sakai, Takuya Kaneko, Yukichi Sasaki, Miyuki Sekigawa, Masahiko Matsukata

    Crystals   10 ( 10 ) 949 - 949  2020.10  [Refereed]  [Invited]

    　View Summary

    Silicalite-1 membrane was prepared on an outer surface of a tubular α-alumina support by a secondary growth method. Changes of defect amount and crystallinity during secondary growth were carefully observed. The defect-less well-crystallized silicalite-1 membrane was obtained after 7-days crystallization at 373 K. The silicalite-1 membrane became (h0l)-orientation with increasing membrane thickness, possibly because the orientation was attributable to “evolutionally selection”. The (h0l)-oriented silicalite-1 membrane showed high p-xylene separation performance for a xylene isomer mixture (o-/m-/p-xylene = 0.4/0.4/0.4 kPa). The p-xylene permeance through the membrane was 6.52 × 10−8 mol m−2 s−1 Pa−1 with separation factors αp/o, αp/m of more than 100 at 373 K. As a result of microscopic analysis, it was suggested that a very thin part in the vicinity of surface played as effective separation layer and could contribute to high permeation performance.

    DOI

  • Preferential Adsorption of Propylene over Propane on a Ag-Exchanged X-Type Zeolite Membrane

    Motomu Sakai, Naoyuki Fujimaki, Yasuhito Sasaki, Noriyuki Yasuda, Masahiro Seshimo, Masahiko Matsukata

    ACS applied materials & interfaces   12 ( 21 ) 24086 - 24092  2020.05  [Refereed]

    　View Summary

    We investigated the adsorption properties of propylene and propane on an olefin-selective Ag-X membrane and discussed the contribution of adsorption selectivity to propylene/propane separation performance through this membrane. The isotherms of propylene and propane on Ag-X membranes were measured in unary systems at 313 K. The amount of propylene adsorbed on the Ag-X membrane at a lower pressure increased remarkably compared with that on the Na-X membrane. Such a change of adsorption property could induce excellent separation property for the Ag-X membrane. We compared the adsorption properties in a binary system calculated based on the Markham-Benton approach with the results of a permeation test. The molar fractions of propylene in the adsorbed phase in the binary system provided good agreement with propylene purity on the permeation side of the Ag-X membrane. These results clearly show that permeation selectivity of the Ag-X membrane for the propylene/propane mixture is mainly governed by adsorption selectivity.

    DOI PubMed

  • Higher activity of ni/γ-al<inf>2</inf>o<inf>3</inf> over fe/γ-al<inf>2</inf>o<inf>3</inf> and ru/γ- al<inf>2</inf>o<inf>3</inf> for catalytic ammonia synthesis in nonthermal atmospheric-pressure plasma of n<inf>2</inf> and h<inf>2</inf>

    Masakazu Iwamoto, Masataka Horikoshi, Ryu Hashimoto, Kaori Shimano, Tomiko Sawaguchi, Harunobu Teduka, Masahiko Matsukata

    Catalysts   10 ( 5 )  2020.05  [Refereed]

    　View Summary

    © 2020 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. T. Developing a novel ammonia synthesis process from N2 and H2 is of interest to the catalysis and hydrogen research communities. γ-Alumina-supported nickel was determined capable of serving as an efficient catalyst for ammonia synthesis using nonthermal plasma under atmospheric pressure without heating. The catalytic activity was almost unrelated to the crystal structure and the surface area of the alumina carrier. The activity of Ni/Al2O3 was quantitatively compared with that of Fe/Al2O3 and Ru/Al2O3, which contained active metals for the conventional Haber–Bosch process. The activity sequence was Ni/Al2O3 > Al2O3 > Fe/Al2O3 > no additive > Ru/Al2O3, surprisingly indicating that the loading of Fe and Ru decreased the activity of Al2O3. The catalytic activity of Ni/Al2O3 was dependent on the amount of loaded Ni, the calcination temperature, and the reaction time. XRD, visual, and XPS observations of the catalysts before the plasma reaction indicated the generation of NiO and NiAl2O4 on Al2O3, the latter of which was generated upon high-temperature calcination. The NiO species was readily reduced to Ni metal in the plasma reaction, whereas the NiAl2O4 species was difficult to reduce. The catalytic behavior could be attributed to the production of fine Ni metal particles that served as active sites. The PN2/PH2 ratio dependence and rate constants of formation and decomposition of ammonia were finally determined for 5.0 wt % Ni/Al2O3 calcined at 773 K. The ammonia yield was 6.3% at an applied voltage of 6.0 kV, a residence time of reactant gases of 0.12 min, and PH2/PN2 = 1.

    DOI

  • Organic structure-directing agent-free synthesis for *Bea-type zeolite membrane

    Motomu Sakai, Noriyuki Yasuda, Yuto Tsuzuki, Masahiko Matsukata

    Journal of Visualized Experiments   2020 ( 156 )  2020.02  [Refereed]

    　View Summary

    © 2020 Journal of Visualized Experiments. Membrane separation has drawn attention as a novel-energy saving separation process. Zeolite membranes have great potential for hydrocarbon separation in petroleum and petrochemical fields because of their high thermal, chemical, and mechanical strength. A *BEA-type zeolite is an interesting membrane material because of its large pore size and wide Si/Al range. This manuscript presents a protocol for *BEA membrane preparation by a secondary growth method that does not use an organic structure-directing agent (OSDA). The preparation protocol consists of four steps: pretreatment of support, seed preparation, dip-coating, and membrane crystallization. First, the *BEA seed crystal is prepared by conventional hydrothermal synthesis using OSDA. The synthesized seed crystal is loaded on the outer surface of a 3 cm long tubular α-Al2O3 support by a dip-coating method. The loaded seed layer is prepared with the secondary growth method using a hydrothermal treatment at 393 K for 7 days without using OSDA. A *BEA membrane having very few defects is successfully obtained. The seed preparation and dip-coating steps strongly affect the membrane quality.

    DOI PubMed

  • Hydrophilic ZSM-5 membrane for forward osmosis operation

    Motomu Sakai, Masahiro Seshimo, Masahiko Matsukata

    Journal of Water Process Engineering   32  2019.12  [Refereed]

    　View Summary

    © 2019 The Authors A potential of zeolite membrane in forward osmosis operation was investigated for the first time. A hydrophilic zeolite, ZSM-5, membrane was prepared on an α-alumina tubular support by a secondary growth method. NaCl aqueous solution and distilled water were used as draw and feed solutions, respectively. The membrane exhibited a water flux of 2.2 L m−2 h−1 with a salt flux of 0.69 g m−2 h−1 at 313 K by using 9.0 wt% draw solution. ZSM-5 membrane showed a quite small reverse salt flux based on a molecular sieving effect in the relatively wide temperature ranges of 298–333 K. ZSM-5 membrane also kept its performance under acidic conditions. In addition, obvious deterioration of the membrane performance was not observed after intermittent use of our membrane for more than one month.

    DOI

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Books and Other Publications 【 display / non-display 】

  • ゼロから見直すエネルギー : 節電、創エネからスマートグリッドまで

    化学工学会緊急提言委員会, 化学工学会, 松方, 正彦, 古山, 通久

    丸善出版  2012.02 ISBN: 9784621085134

  • High Temperature Separation of Water/Methanol/Hydrogen Mixtures through ZSM-5 zeolite Membranes

    K. Sawamura, T. Izumi, T. Shirai, M. Takada, Y. Sekine, E. Kikuchi, M. Matsukata

    Proc. 9th Int. Conf. on Inorganic Membranes, Ed. By R. Bredesen and H. Raeder (ISBN 13:978082-14-04026-5, ISBN 10: 82-14-04026-5)  2006.06

  • Effect of Ultra Stable Y Seed Crystals on the Separation Performanceof Y-type Zeolite Membrane for Ethanol Dehydration

    T. Mizuno, Y. Katakura, J. Saito, S. Ikeda, M. Matsukata

    Proc. 9th Int. Conf. on Inorganic Membranes, Ed. By R. Bredesen and H. Raeder (ISBN 13:978082-14-04026-5, ISBN 10: 82-14-04026-5)  2006.06

  • Development of 1000 mm Long LTA Zeolite Membrane for Alcohols Dehydration with High Performance

    S. Inoue, T. Mizuno, J. Saito, S. Ikeda, M. Matsukata

    Proc. 9th Int. Conf. on Inorganic Membranes, Ed. By R. Bredesen and H. Raeder (ISBN 13:978082-14-04026-5, ISBN 10: 82-14-04026-5)  2006.06

  • Dehydration Behavior of MFI Zeolite Membranes for Various Kinds of Solvents

    K. Sato, K. Sugimoto, T. Nakane, M. Matsukata

    Proc. 9th Int. Conf. on Inorganic Membranes, Ed. By R. Bredesen and H. Raeder (ISBN 13:978082-14-04026-5, ISBN 10: 82-14-04026-5)  2006.06

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Misc 【 display / non-display 】

  • 超空間による新素材開発 ホージャサイト型ゼオライト膜によるオレフィンの分離精製

    酒井求, 松方正彦

    化学工業   71 ( 3 )  2020

    J-GLOBAL

  • Co内包型ゼオライト触媒によるFT合成における選択的オレフィン合成

    松方正彦, 粕谷壮史

    触媒討論会講演予稿集(CD-ROM)   125th  2020

    J-GLOBAL

  • ベータ型ゼオライト結晶粒子の自己相似構造発現の由来解明

    佐々木優吉, FISHER Craig, 吉田陽子, 池田卓史, 板橋慶治, 大久保達也, 松方正彦

    JFCC研究成果集   2020  2020

    J-GLOBAL

  • 脱アルミニウム*BEAに吸着した重質HCの吸着・脱離挙動の検討

    鈴木豪太, 松方正彦

    触媒討論会講演予稿集(CD-ROM)   125th  2020

    J-GLOBAL

  • Na-MOR膜を用いた酢酸エステル合成用フローメンブレンリアクターの開発

    野中雄貴, 酒井求, 松方正彦, 松方正彦, 松方正彦

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   85th  2020

    J-GLOBAL

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Awards 【 display / non-display 】

  • 日本エネルギー学会進歩賞

    2001  

  • 触媒学会(平成10年度獎励賞)

    1999  

  • 石油学会(平成7年度奨励賞)

    1996  

  • 化学工学会(平成7年度)奨励賞

    1995  

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Research Projects 【 display / non-display 】

  • チャネル型正浸透膜の創製と究極的ゼロエネルギー水処理プロセスの構築

    基盤研究(A)

    Project Year :

    2018.04
    -
    2022.03
     

    松山 秀人, 松方 正彦, 小野 努, 吉岡 朋久, 中川 敬三, 神尾 英治, 佐伯 大輔, 高橋 智輝, 稲田 飛鳥, 彌田 智一

    　View Summary

    1. 新規水チャネル型FO膜の創製
    1-1．環状ペプチド分子集合体チャネル膜の創製（松山、吉岡、佐伯）：環状ペプチド分子集合体を導入した平面脂質二分子膜について、FO膜としての性能を確認するとともに、環状ペプチド内の官能基が水分子の拡散性や透過性に影響を及ぼすことを明らかにした。1-2．高分子液晶垂直配向チャネル膜の創製（彌田、稲田）：液晶性ブロックコポリマー（BCP）をFO膜として使うための複合膜化を検討した。新規購入の超音波ホモジナイザーで乳化したアルギン酸ナトリウム層（犠牲層）をガラス基板上に作製し、その上にBCP薄膜を製膜し、水中でBCP薄膜を犠牲層から剥離させ支持膜に重ねることで複合膜を作製する手法を開発した。1-3．革新的ロバスト無機ゼオライトFO膜の創製（松方）：ZSM-5膜を用いて、無機FO膜の正浸透膜特性を説明する透過モデルの検討を進めた。また、高い透過性と塩阻止率を両立する無機FO膜の設計指針を得る検討を継続した。1-4．計算機科学による高機能FO膜開発支援 (吉岡)：MD計算によりチャネル内表面特性が水および塩の拡散性に及ぼす影響を評価した。親水的なチャネル入り口が高透水性に寄与するが、疎水化されたチャネル内では塩の拡散性が大きくなることが明らかとなった。
    2. 新規刺激応答性駆動溶液（DS）の創製（小野、高橋）
    熱応答性イオン液体の温度依存的浸透圧発現機構の解析を基に、相図、粘度、浸透圧、相分離性をより最適化したイオン液体DSを設計した。また、イオン液体を利用した膜の調製と膜骨格にイオン液体構造を導入する技術についても開発した。
    ３．FO膜透過とDS再生を含む連続システムによるFS評価とFO膜システムの実証（松山、神尾、中川）
    FO膜分離、DS連続再生、RO膜によるDS回収を一体化した小型連続FOシステムを構築し、海水淡水化を想定した連続運転条件検討を行った。

  • Fundamental study on membrane separation using unique separation properties of microporous thin films

    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Project Year :

    2010
    -
    2012
     

    MATSUKATA Masahiko

    　View Summary

    We have carried out fundamental study for developing inorganic membranes using crystalline microporous materials. The final goal of our study is to contribute to make energy and chemical processes further green in future by creating novel membrane materials. In this study, our target was to clarify formation paths and mechanisms of membrane formation in detail, to extract gavering factors of permselectivity and to elucidate permeation and separation mechanisms for achieving membrane separation of mixtures containing water and orbganic substances. As for Y-type zeolite membrane, we elucidated its membrane formation mechanisms, and successfully developed membranes having high performance for dehydration of water/isopropyl alcohol mixtutes. Silicalite-1 membrane that we developed in this study showed excellent molecular sieving properties. Permeation and separation behavior through silicalite-1 membrane were successfully formulated. Apart from zeolite membrane, we have tackled to prepare a novel membrane using crystalline microporous aluminophospates, and developed a membrane showing high separation performance for water/acetic acid vapor mixture.

  • Establishment of Electrochemical Device Engineering

    Grant-in-Aid for Specially Promoted Research

    Project Year :

    2008
    -
    2012
     

    OSAKA Tetsuya, MOMMA Toshiyuki, SHOJI Shuichi, SUGIYAMA Atsushi, NAKANISHI Takuya, HOMMA Takayuki, MATSUKATA Masahiko, MIZUNO Jun, SEKIGUCHI Tetsushi, YOSHINO Masahiro, TOMINAKA Satoshi

    　View Summary

    Based on the researches for development of functional materials with the control of solid-liquid interface and for development of devices with the practical use of nano- and meso-structures and phenomena at the interface, the establishment of Electrochemical Device Engineering was promoted. To establish Electrochemical Device Engineering on the basis of Electrochemical Nanotechnology, the practical devices utilizing the outcome of research and the dimensions for appearance of function and design of solid-liquid interface were set as the warp and weft of this academic discipline.

  • 固体酸化物の格子酸素と金属の協奏機能をもつ水素製造用触媒に関する研究

    特定領域研究

    Project Year :

    2008
    -
    2009
     

    松方 正彦

    　View Summary

    再生可能な資源であるバイオマスのエネルギー転換方法は様々あるが、ガス化に伴い生成し装置閉塞を引き起こすタール(主要構造のうち芳香族炭化水素)と蒸留濃縮によるエネルギーロスが問題となっている発酵エタノールに注目した。一方で水素はアンモニア合成、石油精製での大需要に加え燃料電池のエネルギー源として期待される重要な分子であり、その水素は芳香族炭化水素(トルエン)やエタノールの水蒸気改質反応によって得ることができるが、活性・選択性・安定性が十分といえる触媒は現状開発されていない。そこで我々はこの反応の触媒の開発を目的とし、研究を行ってきた。
    トルエン水蒸気改質は高選択性かつ安価なニッケル触媒が有望であるが、炭素析出の抑制が課題となる。そこで触媒担体にペロブスカイト型酸化物を適用することで格子酸素の反応への寄与を期待し、調製・改良を進めてきた。その結果見出したNi/La0.7Sr0.3Al0x触媒は参照用触媒のNi/g-Al203に比べトルエン転化率約2倍、炭素析出量およそ1/4という優れた性能を示した。
    エタノール水蒸気改質では反応中間体であるアセトアルデヒドを分解することなく改質する選択性が求められることを明らかにし、更にCo/SrTi03やCo/a-Al203触媒への様々な金属添加を試みた結果、鉄の微量添加が改質の促進および分解の抑制に非常に有効であることを見出した。Fe/Co触媒のSTEMおよびEDX分析により、FeはCo粒子内あるいは粒子表面に選択的に存在することを確認し、Fe/Coが同一担体上に担持されたときにのみ選択性に変化を及ぼすことも示され、FeとCoはシナジー効果を発現していることを明らかにした。

  • Development of membrane reactor using microporous membrane

    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Project Year :

    2007
    -
    2009
     

    MATSUKATA Masahiko, KIKUCHI Eiichi, SEKINE Yasushi, TAKADA Mitsuko, SAWAMURA Kenichi

    　View Summary

    Since conventional energy saving methods are almost mature, further improvement of efficiency requires development of a process based on a novel principal. In this study, we developed an innovative reaction and separation system, or membrane reactor, combining solid catalyst and separation membrane. In particular, we developed a fundamental technology of highly stable microporous membranes for improving stability and permeation and separation performance of separation membrane, which was one of prime tasks for improving performance of membrane reactor. As a result, we succeeded in a development of a novel microporous membrane with stability and permeation and separation performance highly outweighing conventional separation membranes.

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Specific Research 【 display / non-display 】

  • ブタジエン分離用ゼオライト膜の創製

    2015   酒井　求

    　View Summary

    1,3-ブタジエンはブタジエンゴムの原料に用いられる重要な基礎化学品である。本研究ではブタジエン分離用FAU型ゼオライト膜の開発を行った。FAU型ゼオライト膜中の交換カチオンを種々に変化させることで、1,3-ブタジエン分離に適したカチオン種の探索を行った。アルカリ金属元素や、アルカリ土類金属元素、その他の金属(Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Ag, In, Sn)について検討を行った。アルカリ金属土類元素やその他の金属に交換したFAU膜は、いずれも分離係数がほぼ1であり、選択性を示さなかった。一方、NaからCsに交換したFAU膜は探索したカチオン種の内、最も高い選択性= 2.63を示した。

  • 重質炭化水素分離用ゼオライト分子ふるい膜の創製

    2014  

    　View Summary

    本研究では、石油精製・石油化学分野における膜分離の可能性を拡げるため、ゼオライトを素材として炭化水素分離に適した薄膜の開発を行った。MFI型ゼオライトと*BEA型に注目し、それぞれを多孔質アルミナ支持体上に薄膜化し、C6-C16炭化水素の透過分離特性を評価した。検討の結果、1) MFI型ゼオライト膜を用いてC10, C16炭化水素混合物からノルマルアルカンを高選択的に分離可能であることを見出した、　2)*BEA型ゼオライトを支持体上に薄膜化する手法を開発した、　3)*BEA型ゼオライト膜が従来のゼオライト膜に比べ大きな分子分画領域を有し、炭化水素混合物分離に適応可能である事を明らかにした。

  • リン酸アルミニウム系ミクロ多孔体分離膜の開発

    2014  

    　View Summary

    本研究では新規膜素材の開発と透過分離特性の解明を主たる目的として、アルミノリン酸塩系ミクロ多孔体(AlPO4-18)を用いて高透過分離性能を発揮することのできる無機系多孔質分離膜の開発を行った。AlPO4-18膜の合成条件を検討することにより、比較的に緻密な膜の合成を可能とした。また水/酢酸二成分混合蒸気透過分離試験においては、水を選択的に分離することに成功した。単成分を透過させた場合と比較して、二成分共存下ではそれぞれの透過度が低下することから、他成分による透過阻害を受けていると考えられる。また膜温度の上昇に伴い水および酢酸の透過度が減少することから、表面拡散的な透過挙動であると考えられる。

  • 新規メソ多孔体固体超強酸の開発

    2008  

    　View Summary

    Friedel-Crafts 反応は石油化学，ファインケミカルズ合成において重要な反応であり，一般にはAlCl3 やBF3 等のハロゲン化物が触媒に用いられている。グリーンケミストリーの観点からはこの反応にハロゲンを含まない固体酸触媒を用いることが望ましい。シリカメソ多孔体は，高比表面積を有し，均一で精緻な化学修飾が可能なため，触媒担体として注目されている。本研究では，トルエンとベンジルアルコール(BzOH)を原料に用いたFriedel-Crafts ベンジル化をとりあげ，高比表面積化を図ることで活性の向上を期待してシリカメソ多孔体であるSBA-15に，硫酸化ジルコニアを担持し，触媒活性を検討した。　実験に当たってはまずSBA-15を調製した。Zr 源にZrOCl2・8H2O を用い，含浸法にてSBA-15にZrO2 を担持し，その後硫酸処理をして硫酸化ジルコニアSBA15 I ( S/ xZr SBA-15 I ) を調製した。また，SBA-15 のシリカ骨格形成時にZrO2 を直接組み込む直接合成法も併せて検討した。こちらは，Si源のTEOSとZr源のZr 源にZrOCl2・8H2Oを混合し，乾燥，焼成を行い，その後硫酸処理をして硫酸化ジルコニアSBA-15 D ( S/ xZr SBA-15 D ) を調製した。ただし，x = nZr/ (nSi + nZr) = 0.03，0.06，0.09とし，nZr，nSiはそれぞれのモル数を表す。触媒のキャラクタリゼーションは，XRD，窒素吸着測定，ICP測定，Ar吸着熱測定により行った。トルエンのベンジル化は，110℃で4 h行った。なお，触媒の前処理は300℃，3 h焼成し，グローブボックス内で秤量した。調製した触媒は硫酸処理後も細孔径や細孔容積の急激な減少は観察されず，550～800 m2 g-1 程度と比表面積も大きいままであった。特に，直接合成法で調製した触媒は，含浸法で調製した触媒よりも比表面積が大きい値を示した。また，反応は全て一次として整理できたので，それぞれの単位触媒重量当たりの一次反応速度定数を求めたところ，S/0.09Zr SBA-15 Dは市販の硫酸化ジルコニアの反応速度定数よりも大きい値を示した。これらのことから，直接合成法では，シリカ骨格中にジルコニアが高分散したため，高い活性が発現したと推察した。

  • 新規な有機無機ハイブリッド酸塩基触媒に関する研究

    2007  

    　View Summary

    　シリカメソ多孔体であるMCM-41を合成し，次にカルボン酸を末端に有するシランカップリング剤（Triethoxysilylpropylmaleamic acid, Gelest社）のエトキシ基(-OC2H5)とメソ多孔体細孔表面のシラノール基(Si-OH)とで脱水縮合を行い表面修飾し，さらに表面修飾したカップリング剤の末端のカルボキシル基(-COOH)とスルファミン酸(H2NSO3H)でアミド結合(-CONH-)を形成させ，スルファミド酸を固定することを試みた．合成した物質のキャラクタリゼーションを行ったところ，XRDと窒素吸着により, 2d-hexagonal構造をもつMCM-41が合成されていることが確認され,さらに表面修飾・スルファミド化してもメソ孔構造が保たれていることが示された．また, 29Si CPMAS NMRよりT1，T2，T3サイトのピークが確認でき，メソ多孔体表面のSi-OH基とカップリング剤が持つエトキシ基による脱水縮合を経て，カップリング剤が細孔表面シに固定化されていることが確認された．13C MAS NMRより，表面修飾されたシランカップリング剤は, その構造が壊れることなくメソ多孔体表面に修飾されていることが示唆された．さらにIRスペクトルの結果より，スルホン酸基由来のスペクトルの吸収を示した為,スルファミド酸の生成を確認した．　問題となったのは第一に，用いたシランカップリング剤が非常に特殊で高価な為，合成の一般化が困難な点，第二に，スルファミド化前後でMCM-41の比表面積が1000m2 g-1から300m2 g-1まで減少してしまった点であった．これは，弱塩基性の脱水縮合剤と，固定化されたスルファミド酸とで塩が形成されたためであると考えられた．これらの問題点を解決するために，安価で入手しやすく，末端にアミノ基を有するシランカップリング剤である3-aminopropyltriethoxysilaneを用いてメソ多孔体の表面修飾を行い，コハク酸のようなジカルボン酸を介して，スルファミン酸を脱水縮合させることでスルファミド酸合成を検討したところ，スルファミド酸を定量的に導入することができることを見出した。

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Syllabus 【 display / non-display 】

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