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イソブテンの二量化反応に適用した固体触媒における異なる酸性表面構造の比較研究
Comparative Study of Different Acidic Surface Structures in Solid Catalysts Applied for the Isobutene Dimerization Reaction.
PMID: 32630489 PMCID: PMC7353098. DOI: 10.3390/nano10061235.
抄録
イソブテン(IBE)からCオレフィンへの二量化反応を、連続モードで動作する固定床反応器で、多様な性質の固体酸触媒の範囲にわたって評価した。すべての触媒材料は、50〜250℃の間で行われる表題反応で研究され、反応フィードはIBE/ヘリウム(4:1モル比)の混合物であった。全ての材料において、反応温度の上昇に伴い転化率及び選択性が向上し、180℃で最高の性能を記録した。ここでは、触媒の特性評価に熱重量分析(TGA)とアンモニア吸着温度プログラム脱着(NH-TPD)を用いた。触媒性能に影響を与える酸サイトの性質に重点を置いている。すべての触媒で高いCに対する選択性が得られた。その結果、Brønsted サイトの担持量が多い触媒は反応の過程で優れた触媒性能を示した（高い IBE 転化率）。しかし、C 化合物に対する最適な選択性は触媒の安定性を低下させたが、これは酸性サイトの性質と触媒材料の構造特性が複合的に影響しているためであると考えられる。本研究により、IBE二量化反応の活性と選択性の最適化に関する研究がさらに進むことが期待されます。
Dimerization of isobutene (IBE) to C olefins was evaluated over a range of solid acid catalysts of diverse nature, in a fixed bed reactor working in a continuous mode. All catalytic materials were studied in the title reaction performed between 50-250 °C, being the reaction feed a mixture of IBE/helium (4:1 molar ratio). In all materials, both conversion and selectivity increased with increasing reaction temperature and at 180 °C the best performance was recorded. Herein, we used thermogravimetry analysis (TGA) and temperature programmed desorption of adsorbed ammonia (NH-TPD) for catalysts characterization. We place emphasis on the nature of acid sites that affect the catalytic performance. High selectivity to C was achieved with all catalysts. Nicely, the catalyst with higher loading of Brønsted sites displayed brilliant catalytic performance in the course of the reaction (high IBE conversion). However, optimum selectivity towards C compounds led to low catalyst stability, this being attributed to the combined effect between the nature of acidic sites and structural characteristics of the catalytic materials used. Therefore, this study would foment more research in the optimization of the activity and the selectivity for IBE dimerization reactions.