抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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プロピレンオキシド(PO)は一種の重要な有機化学中間体であり、ポリウレタン、プロピレングリコール及び界面活性剤などの化学製品の生産に応用でき、高い工業的応用価値がある。しかし、現在、POの生産プロセスは依然として環境汚染、副産物、原料経済性などの不足が存在している。環境保護、技術、資金などの重要性の問題を考慮し、プロピレン気相のエポキシ化プロセスはPO生産プロセスの将来の発展方向であり、分子酸素を酸化剤とするプロピレン気相のエポキシ化反応は最も理想的で、原子経済性が最も高い反応であり、現在の触媒業界で最も挑戦的な課題の一つである。Agベース触媒とCuベース触媒を用いたプロピレンの気相エポキシ化により,良好な触媒性能が得られることを報告した。Ag触媒によるエチレン酸化エチレンオキシドの反応は工業化に成功しているが,Ag触媒によるプロピレンのエポキシ化反応によるPO選択性は10%以下であり,これはプロピレンがエチレンより多いメチル基におけるα-Hが二重結合によって非常に活性化されるためであると思われる。H結合は容易に破壊され,プロピレンの完全酸化反応によりCO2が生成される。そのため、研究により、異なる助剤を用いてAg触媒を修飾することで、Ag基触媒の触媒性能を向上させることができることが報告されている。Ag-CuCl2/BaCO3触媒を,CuCl2の負荷量が0.036wt%のCuと0.040wt%のClの存在下で調製したとき,触媒は最良の触媒性能を示した。1.3%のプロピレン転化率と71.2%のPO選択性が得られた。適量のCuCl2の修飾により、触媒表面に分子酸素種を吸着させ、同時に原子酸素種の形成を抑制し、POの選択性を向上させた。しかし、CuCl2は前駆体として一つの欠点があり、導入されたCuとClの比例は一定であり、調節できない。そのため、Cu(NO3)2とNH4ClをCuとClの前駆体として、還元-堆積-等体積含浸法を用いて、Ag-Cu-Cl/BaCO3触媒を調製した。CuとClの負荷量を調整することによって,Ag-Cu-Cl/BaCO3触媒の触媒性能をさらに向上させることができた。粉末X線回折(XRD),X線光電子分光法(XPS),および酸素昇温脱離(O2-TPD)を用いて,触媒中のCuとClの効果を研究した。研究結果により、Cl負荷量の増加はより大きいサイズのAg粒子の形成を招き、Cu負荷量の増加はAg粒子のサイズに対する影響が大きくないことが分かった。適切なCl負荷量は酸素の触媒表面における解離吸着によって原子酸素種を形成し、プロピレンの完全酸化を抑制し、POの選択性を向上させることができる。高いCl負荷量は触媒のCl中毒を引き起こし,それにより触媒性能を低下させた。適切なCu負荷はプロピレンの気相エポキシ化反応に有利であるが,Cu負荷が高すぎるとCu種の凝集が起こり,より多くの原子酸素種がAg粒子表面に吸着し,プロピレンの完全酸化反応によりCO2が生成し,PO選択性が低下した。適切なCuとClの負荷は,触媒表面に吸着された分子酸素種と原子酸素種をバランスさせることにより,プロピレンの気相酸化反応に有利になることが分かった。CuとClの負荷量がそれぞれ0.036wt%と0.060wt%の時、Ag-Cu-Cl/BaCO3触媒は最適な触媒性能を有し、200°C、0.1MPaであった。3000h-1の反応条件下で,1.2%のプロピレン転化率と83.7%のPO選択性が得られた。Data from Wanfang. Translated by JST【JST・京大機械翻訳】
