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J-GLOBAL ID：202002272217234923   整理番号：20A1333958

Zn-ZSM-5ゼオライト上でのメタンの室温活性化および酢酸とメタノールの直接生成:機構的DFT研究

Room-Temperature Activation of Methane and Direct Formations of Acetic Acid and Methanol on Zn-ZSM-5 Zeolite: A Mechanistic DFT Study

著者 (5件)： Mahyuddin Muhammad Haris (Institute for Materials Chemistry and Engineering and IRCCS, Kyushu University) ,  Mahyuddin Muhammad Haris (Research Group of Advanced Functional Materials, Faculty of Industrial Technology, Institute of Technology Bandung) ,  Tanaka Seiya (Department of Chemistry and Biochemistry, Graduate School of Engineering, Kyushu University) ,  Shiota Yoshihito (Institute for Materials Chemistry and Engineering and IRCCS, Kyushu University) ,  Yoshizawa Kazunari (Institute for Materials Chemistry and Engineering and IRCCS, Kyushu University)
資料名： Bulletin of the Chemical Society of Japan (Web)  (Bulletin of the Chemical Society of Japan (Web))
巻： 93  号： 3  ページ： 345-354(J-STAGE)  発行年： 2020年 
JST資料番号： U1703A  ISSN： 1348-0634  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： Zn-ZSM-5ゼオライトは,Fe-およびCu-ZSM-5がFe-およびCu-オキソ活性部位を形成するのに必要な高温予備酸化段階を必要とせず,室温でメタンを活性化する有望な触媒である。Zn活性部位の2種の異なる構造,すなわち[Zn-O-Zn]²⁺とZn²⁺が実験的に提案されたが,メタンのC-H結合がどのように開裂するかについての機構は,依然として激しく議論されている。さらに,CH₄反応Zn-ZSM-5へのCO₂挿入による中程度の温度での酢酸生成の機構は不明であり,酸化剤の存在下でのメタノール生成の可能性は調べられていない。本研究では,Zn-ZSM-5ゼオライトの周期構造について密度汎関数理論(DFT)計算を行い,これらの問題を調べ,明らかにした。メタンのC-H結合は,ヘテロリシス,非ラジカル機構によって単核Zn²⁺活性部位で優先的に開裂し,結果として生成したCH₃は閉殻一重項状態でZn中心(Zn-CH₃)に結合することが分かった。本報告結果は実験的C-H活性化障壁と優れた一致を示し,酢酸とメタノールをそれぞれ生成するZn-CH₃結合へのCO₂挿入とZn-CH₃結合上でのN₂O分解の妥当な機構について考察した。本研究により,メタノールへのメタンの選択的酸化の低温連続プロセスのための代替金属交換ゼオライト触媒を理論的に予測できる。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *ZSM-5 ,  *亜鉛化合物 ,  二酸化炭素 ,  酸化二窒素 ,  周期構造 ,  密度汎関数法 ,  反応機構 ,  室温 ,  C-H結合 ,  活性化 ,  酸化 ,  触媒活性 ,  触媒反応 ,  脂肪族アルコール ,  アルカン ,  脂肪酸 ,  薬物
準シソーラス用語： C-H活性化 ,  ゼオライト触媒

著者キーワード (3件)： 亜鉛 ,  二酸化炭素 ,  亜酸化窒素

分類 (3件)： 合成鉱物  (CD01040K) ,  不均一系触媒反応  (CB06100E) ,  酸化,還元  (CF02060T)

物質索引 (3件)： メタノール ,  メタン ,  酢酸

引用文献 (67件)：

• 1) J. H. Lunsford, Catal. Today 2000, 63, 165.
• 2) A. I. Olivos-Suarez, À. Szécsényi, E. J. M. Hensen, J. Ruiz-Martinez, E. A. Pidko, J. Gascon, ACS Catal. 2016, 6, 2965.
• 3) S. Pacala, R. Socolow, Science 2004, 305, 968.
• 4) R. A. Kerr, Science 2010, 328, 1624.
• 5) A. C. Rosenzweig, C. A. Frederick, S. J. Lippard, P. Nordlund, Nature 1993, 366, 537.

タイトルに関連する用語 (9件)： Zn ,  ZSM-5ゼオライト ,  メタン ,  室温 ,  活性化 ,  酢酸 ,  メタノール ,  DFT ,  研究