JP5427580B2 - 複合金属酸化物触媒及びその製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、少なくともモリブデン、バナジウム、アンチモン、酸素を含む複合酸化物が、特定のユニットセルパラメータを有し、X線回折によってある特定の位置にピークを示す複合金属酸化物の結晶体がアルカンの気相接触アンモ酸化反応によるニトリルの製造に用いることができることが記載されている。また、その結晶体は斜方晶型であることも記載されている。
特許文献2には、これまで報告されている斜方晶型ではなく、モリブデンとバナジウムと酸素のみからなる三方晶系の複合金属酸化物が、斜方晶型と同じ金属組成の複合金属酸化物よりも低い温度で、アクロレインを効率的に転化し、アクリル酸を合成できることが記載されている。
上記事情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、アルカン又はアルケンの気相接触アンモ酸化反応により対応する不飽和ニトリルを製造する際に用いられる複合金属酸化物触媒であって、目的生成物の選択性が高く、性能に優れた触媒を提供することである。
[1]
アルカン又はアルケンのアンモ酸化反応に用いられる触媒であって、下記式(I)
Mo1VaZbOn (I)
(式中、Zは、Te、Sb、Nb、W、Ce、Ta、Ti、P、Biからなる群から選択される少なくとも1種類以上の金属元素を示し、a、bは、それぞれMo1原子あたりのV、Zの原子比を示し、0<a≦1、0<b≦1であり、nは構成金属の酸化状態によって決まる酸素の原子比を示す。)
で表される組成を有し、結晶系が三方晶である複合金属酸化物触媒。
[2]
下記式(I)
Mo1VaZbOn (I)
(式中、Zは、Te、Sb、Nb、W、Ce、Ta、Ti、P、Biからなる群から選択される少なくとも1種類以上の金属元素を示し、a、bは、それぞれMo1原子あたりのV、Zの原子比を示し、0<a≦1、0<b≦1であり、nは構成金属の酸化状態によって決まる酸素の原子比を示す。)
で表される組成を有し、結晶系が三方晶である複合金属酸化物触媒を製造する方法であって、
(1)Mo、Vを含む原料調合液を調製する工程と、
(2)前記原料調合液を加熱して結晶を生成させる工程と、
(3)前記加熱により生成した結晶に、Zを含むスラリー及び/又は溶液を接触させる工程と、
を有し、
前記工程(1)において調製した原料調合液のpHを酸性に保つことを含む、複合金属酸化物触媒の製造方法。
[3]
(4)前記工程(2)において生成した結晶を不活性ガス雰囲気下、200〜800℃で焼成する工程をさらに有する、上記[2]記載の複合金属酸化物触媒の製造方法。
[4]
上記[1]記載の複合金属酸化物触媒を用いてアルカン又はアルケンをアンモ酸化反応に供し、対応する不飽和ニトリルを製造する方法。
本実施の形態の複合金属酸化物触媒は、アルカン又はアルケンのアンモ酸化反応に用いられる触媒であって、下記式(I)
Mo1VaZbOn (I)
(式中、Zは、Te、Sb、Nb、W、Ce、Ta、Ti、P、Biからなる群から選択される少なくとも1種類以上の金属元素を示し、a、bは、それぞれMo1原子あたりのV、Zの原子比を示し、0<a≦1、0<b≦1であり、nは構成金属の酸化状態によって決まる酸素の原子比を示す。)
で表される組成を有し、結晶系が三方晶である。
以下にX線回折の測定条件を示す。
X線源 :CuKα1+CuKα2
検出器 :シンチレーションカウンター
管電圧 :40kV
管電流 :200mA
発散スリット :1°
散乱スリット :1°
受光スリット :0.15mm
スキャン速度 :4°/min
サンプリング幅 :0.02°
スキャン方法 :2θ/θ法
X線回折の測定装置としては、RIGAKU RINT2500VHF/PCを用いることができる。
本実施の形態の複合金属酸化物触媒の製造方法は、
下記式(I)
Mo1VaZbOn (I)
(式中、Zは、Te、Sb、Nb、W、Ce、Ta、Ti、P、Biからなる群から選択される少なくとも1種類以上の金属元素を示し、a、bは、それぞれMo1原子あたりのV、Zの原子比を示し、0<a≦1、0<b≦1であり、nは構成金属の酸化状態によって決まる酸素の原子比を示す。)
で表される組成を有し、結晶系が三方晶である複合金属酸化物触媒を製造する方法であって、
(1)Mo、Vを含む原料調合液を調製する工程と、
(2)前記原料調合液を加熱して結晶を生成させる工程と、
(3)前記加熱により生成した結晶に、Zを含むスラリー及び/又は溶液を接触させる工程と、
を有し、
前記工程(1)において調製した原料調合液のpHを酸性に保つことを含む方法である。
工程(1)は、Mo、Vを含む原料調合液を調製する工程である。
工程(2)は、前記原料調合液を加熱して結晶を生成させる工程であり、主に以下の(2−1)水熱合成工程と、(2−2)精製工程に別けられる。
(2−1)水熱合成工程
工程(1)で得られた原料調合液を110〜450℃に加熱し、1〜150時間程度保持すると、水熱合成反応が進行して、Mo及びVを含有する結晶性の固体が生成する。目的とする結晶性固体の純度及び収率を高くするという観点から、水熱合成反応の好ましい反応温度は110〜250℃である。また、加熱時間が短い場合には結晶の生成が見られず、時間が長すぎる場合には不純物の生成が増大する傾向にあるため、好ましい反応時間は10〜120時間である。反応が十分に進行したことは、X線回折(XRD)により確認することができる。オートクレーブの条件を200℃で4日間にしても、250℃で1日間にしても同じ構造を有する結晶性固体が析出する。
次に、オートクレーブを室温まで冷却した後、結晶性固体をろ別する。このとき、水溶性ジカルボン酸で結晶性固体を精製してもよい。ジカルボン酸としては、シュウ酸、酒石酸等を好適に用いることができる。具体的な手順の一例としては、得られた結晶性固体1gに対して1〜10g程度のシュウ酸を、シュウ酸1gにつき25mL程度の水で溶解し、その中に結晶性固体を入れて攪拌する。このとき、シュウ酸水溶液は40〜80℃程度に加熱してもよい。その後、ろ過を行い、得られた結晶を30〜200℃で、常圧若しくは減圧下で乾燥させる。
工程(4)は、前記結晶を不活性ガス雰囲気下、200〜800℃で焼成する工程である。
結晶性固体を乾燥した後、結晶を後述する(3)接触工程にそのまま供してもよいが、接触工程の前に結晶性固体を焼成する工程を行うことが好ましい。接触工程前に結晶性固体を焼成しておくと、結晶性固体のより高い結晶化が促進される傾向にある。焼成は、回転炉、固定炉等で行うことが可能である。空気雰囲気下でも焼成することは可能であるが、複合金属酸化物を不飽和ニトリルの製造用触媒として使用する等の目的で金属の還元率を調整したい場合は、不活性ガス雰囲気で焼成することが好ましい。焼成温度は、200℃〜800℃が好ましい。十分に焼成するためには、数十分〜1日程度焼成するのが好ましく、1時間〜16時間がより好ましい。
工程(3)は、前記加熱により生成した結晶に、Zを含むスラリー及び/又は溶液を接触させる工程である。
工程(3)においては、結晶性固体を粉砕した後、これを、Z源を含むスラリー及び/又は溶液に接触させる。結晶性固体の粉砕には、メノウ鉢、乳鉢等を使用することができる。なお、本明細書中「接触」とは、固体と液体とが接触状態にあること言い、特に、固体の細孔に液体を入り込ませることを意味する。
本実施の形態における複合金属酸化物触媒は、アルカン又はアルケンをアンモ酸化して対応する不飽和ニトリルを製造する反応において活性を示すが、中でも、プロパン又はイソブタンを気相接触アンモ酸化反応させて不飽和ニトリルを製造する際の触媒として特に好ましく利用することができる。
触媒0.5gを内径4mmの固定床型反応管に充填し、反応温度440℃、プロパン:アンモニア:酸素:ヘリウム=1:1.2:2.8:10.6の原料混合ガスを流量F=20(mL/min)で流す。この時の圧力はゲージ圧で0.05kg/cm2である。接触時間は0.5秒であり、反応ガスの分析はガスクロマトグラフィーによって行う。
プロパンの転化率、アクリロニトリルの選択率及び収率は、それぞれ次の定義に従う。
プロパン(Pn)転化率(%)=(反応したプロパンのモル数)/(供給したプロパンのモル数)×100
アクリロニトリル(AN)選択率(%)=(生成したアクリロニトリルのモル数)/(反応したプロパンのモル数)×100
アクリロニトリル(AN)収率(%)=(生成したアクリロニトリルのモル数)/(供給したプロパンのモル数)×100
X線源 :CuKα1+CuKα2
検出器 :シンチレーションカウンター
管電圧 :40kV
管電流 :200mA
発散スリット :1°
散乱スリット :1°
受光スリット :0.15mm
スキャン速度 :4°/min
サンプリング幅 :0.02°
スキャン方法 :2θ/θ法
ヘプタモリブデン酸アンモニウム・6水和物10.6gを蒸留水100mLに溶解させた(溶液(ア))。また、別にオキシ硫酸バナジウム・n水和物3.77gを蒸留水100mLに溶解させた(溶液(イ))。次に、溶液(イ)を溶液(ア)に加え、30分程度攪拌した。得られた原料調合液に2mol/Lの硫酸水溶液を加え、pHを2.1に調整した。得られた調合液を、1000cc/minで窒素を10分間バブリングし、調合液中の溶存酸素を系内から追い出した後、テフロン(登録商標)ボトルが内包されたオートクレーブに移した。オートクレーブに入れた調合液を175℃で一日間放置した後、室温まで冷却したところ、結晶性固体が析出した。この結晶性固体をろ別した後、減圧下で80℃に加熱しながら12時間程度乾燥させた。この結晶性固体を60℃に加熱した10質量%のシュウ酸水溶液100mL中に入れ、60℃で30分攪拌した。次いで、残存した固体を窒素下、400℃で2時間焼成した。このときの結晶性固体を(A)とする。本操作を繰り返すことにより、合計で50gの結晶性固体(A)を調製した。
その後、得られた結晶性固体(A)のうち0.7gに、0.75mLの水にテルル酸0.1gを溶解させたものを含浸させた。そのまま一日間50℃で保持し、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折により構造を解析したところ、得られた結晶は、2θ=8.2°、9.6°、12.6°、22.2°、26.8°、30.1°、45.3°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパン転化率は52.2%で、アクリロニトリル選択率は40.9%、アクリロニトリル収率は21.3%であった。
ヘプタモリブデン酸アンモニウム・6水和物10.6gを蒸留水100mLに溶解させた(溶液(ア))。また、溶液(ア)とは別にオキシ硫酸バナジウム・n水和物3.77gを蒸留水100mLに溶解させた(溶液(イ))。次に、溶液(イ)を溶液(ア)に加え、30分程度攪拌した。得られた原料調合液に2mol/Lの硫酸水溶液を加え、pHを2.1に調整した。得られた調合液を、1000cc/minの窒素で10分間バブリングし、調合液中の溶存酸素を系内から追い出した後、テフロン(登録商標)ボトルが内包されたオートクレーブに移した。次に、175℃で一日放置した後、室温まで冷却して結晶性固体を得た。この結晶性固体を60℃に加熱した10質量%のシュウ酸水溶液100mL中で、30分攪拌した。残存した固体を窒素下、450℃で2時間焼成を行った。
X線回折により構造を解析したところ、得られた結晶は、2θ=8.1°、9.6°、12.5°、22.2°、26.7°、30.1°、45.1°にピークを有し、その結晶は三方晶であることがわかった。
得られた結晶性の複合金属酸化物固体を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパン転化率は57.1%で、アクリロニトリル選択率は12.4%、アクリロニトリル収率は7.1%であった。
ヘプタモリブデン酸アンモニウム・6水和物10.6gを蒸留水100mLに溶解させた(溶液(ア))。また、溶液(ア)とは別にオキシ硫酸バナジウム・n水和物3.77gを蒸留水100mLに溶解させた(溶液(イ))。次に、溶液(イ)を溶液(ア)に加え、30分程度攪拌した。得られた原料調合液に2mol/Lの硫酸水溶液を加え、pHを3.3に調整した。得られた調合液を、1000cc/minの窒素で10分間バブリングし、調合液中の溶存酸素を系内から追い出した後、テフロン(登録商標)ボトルが内包されたオートクレーブに移した。次に、175℃で一日放置した後、室温まで冷却して結晶性固体を得た。この結晶性固体を60℃に加熱した10質量%のシュウ酸水溶液100mL中で、30分攪拌した。残存した固体を窒素下、450℃で2時間焼成を行った。
X線回折により構造を解析したところ、得られた結晶は、2θ=6.5°、7.9°、9.0°、12.7°、22.2°、27.3°、28.3°にピークを有し、その結晶は斜方晶であることがわかった。
得られた結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率55.2%で、アクリロニトリル選択率は17.0%、アクリロニトリル収率は9.4%であった。
ヘプタモリブデン酸アンモニウム・6水和物10.6gを蒸留水100mLに溶解させた(溶液(ア))。また、溶液(ア)とは別にオキシ硫酸バナジウム・n水和物3.77gを蒸留水100mLに溶解させた(溶液(イ))。次に、溶液(イ)を溶液(ア)に加え、30分程度攪拌した。得られた原料調合液に2mol/Lの硫酸水溶液を加え、pHを2.1に調整した。得られた調合液を、1000cc/minの窒素で10分間バブリングし、調合液中の溶存酸素を系内から追い出した後、テフロン(登録商標)ボトルが内包されたオートクレーブに移した。次に、175℃で一日放置した後、室温まで冷却して結晶性固体を得た。この結晶性固体を60℃に加熱した10質量%のシュウ酸水溶液100mL中で、30分攪拌した。残存した固体を窒素下、450℃で2時間焼成を行った。その後、得られた結晶性固体0.7gに対して、0.75mLの水にテルル酸0.1gを溶解させたものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させて複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折により構造を解析したところ、得られた結晶は、2θ=6.6°、7.8°、9.1°、12.7°、22.2°、27.4°、28.3°にピークを有し、その結晶は斜方晶であることがわかった。
得られた触媒を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率53.4%で、アクリロニトリル選択率は33.3%、アクリロニトリル収率は17.8%であった。
実施例1及び比較例1〜3の結果を表1に示す。
1mol/Lの塩酸水溶液0.7mLに三酸化アンチモン0.029g(純度99.5%)を溶解させ、これを実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.2°、9.6°、12.6°、22.2°、26.8°、30.1°、45.3°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率45.2%で、アクリロニトリル選択率は35.0%、アクリロニトリル収率は15.8%であった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに、蒸留水0.7mLにシュウ酸Nb水溶液3.192g(純度0.6%:シュウ酸/Nb=2.5)を溶解させたものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.2°、9.7°、12.6°、22.2°、26.9°、30.1°、45.3°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率40.3%で、アクリロニトリル選択率は35.2%、アクリロニトリル収率は14.2%であった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに、蒸留水0.7mLにメタタングステン酸水溶液0.001g(純度:50%)を溶解させたものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.2°、9.6°、12.7°、22.3°、26.8°、30.1°、45.3°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率55.3%で、アクリロニトリル選択率は12.8%、アクリロニトリル収率は7.1%であった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに、蒸留水0.7mLに硝酸セリウム六水和物0.001gを溶解させたものを含浸させた(純度98.0%)。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で二時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.1°、9.6°、12.6°、22.2°、26.8°、30.2°、45.3°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率53.8%で、アクリロニトリル選択率は11.2%、アクリロニトリル収率は6.1%であった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに、蒸留水0.7mLにタンタル酸0.001gを添加して90℃まで加熱したものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.2°、9.6°、12.6°、22.2°、26.8°、30.1°、45.2°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに対して、蒸留水70mLに二酸化チタン0.2mg(純度100%)を分散させた後、そこから0.7mL分取したものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.4°、9.6°、12.6°、22.3°、26.8°、30.1°、45.3°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率54.6%で、アクリロニトリル選択率は13.0%、アクリロニトリル収率は7.1%であった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに対して、蒸留水70mLにリン酸0.2mgを溶解させた水溶液から、0.7mLを分取したものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.2°、9.6°、12.7°、22.2°、26.9°、30.1°、45.3°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率50.0%で、アクリロニトリル選択率は17.4%で、アクリロニトリル収率は8.7%あった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに対して、蒸留水70mLにクエン酸ビスマス1mgを溶解させた水溶液から、0.7mLを分取したものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.3°、9.6°、12.6°、22.2°、26.9°、30.1°、45.2°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに対して、1mol/Lの塩酸水溶液0.7mLにシュウ酸Nb水溶液3.192g(純度0.6%:シュウ酸/Nb=2.5)と、三酸化アンチモン0.029g(純度99.5%)を溶解させたものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.2°、9.7°、12.6°、22.2°、26.9°、30.1°、45.3°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパン転化率49.8%で、アクリロニトリル選択率は28.5%、アクリロニトリル収率は14.2%であった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに対して、蒸留水0.7mLにシュウ酸Nb水溶液3.192g(純度0.6%:シュウ酸/Nb=2.5)と、テルル酸0.1g(純度100%)を溶解させたものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.1°、9.6°、12.6°、22.2°、26.8°、30.2°、45.3°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率51.0%で、アクリロニトリル選択率は34.8%、アクリロニトリル収率は17.7%であった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに対して、1mol/Lの塩酸水溶液0.7mLにシュウ酸Nb水溶液3.192g(純度0.6%:シュウ酸/Nb=2.5)と、三酸化アンチモン0.029g(純度99.5%)、さらにメタタングステン酸水溶液0.001g(純度:50%)を溶解させたものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.2°、9.7°、12.5°、22.3°、26.8°、30.1°、45.3°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率48.0%で、アクリロニトリル選択率は31.5%、アクリロニトリル収率は15.1%であった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに対して、蒸留水0.7mLにシュウ酸Nb水溶液3.192g(純度0.6%:シュウ酸/Nb=2.5)と、テルル酸0.1g(純度100%)、さらにメタタングステン酸水溶液0.001g(純度:50%)を溶解させたものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.1°、9.7°、12.6°、22.2°、26.8°、30.0°、45.3°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物について、プロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率52.0%で、アクリロニトリル選択率は35.7%、アクリロニトリル収率は18.5%であった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに対して、1mol/Lの塩酸水溶液0.7mLにシュウ酸Nb水溶液3.192g(純度0.6%:シュウ酸/Nb=2.5)と、三酸化アンチモン0.029g(純度99.5%)、さらにメタタングステン酸水溶液0.001g(純度:50%)、硝酸セリウム六水和物0.001gを溶解させたものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.1°、9.7°、12.6°、22.3°、26.8°、30.1°、45.2°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパンの転化率49.8%で、アクリロニトリル選択率は37.3%、アクリロニトリル収率は18.6%であった。
実施例1で得られた結晶性固体(A)0.7gに対して、蒸留水0.7mLにシュウ酸Nb水溶液3.192g(純度0.6%:シュウ酸/Nb=2.5)と、テルル酸0.1g(純度100%)、さらにメタタングステン酸水溶液0.001g(純度:50%)、硝酸セリウム六水和物0.001gを溶解させたものを含浸させた。そのまま一日、50℃、常圧で乾燥させた後、さらに窒素下、400℃で2時間焼成することにより複合金属酸化物の結晶を得た。
X線回折による構造を明らかにしたところ、得られた結晶は、2θ=8.1°、9.6°、12.5°、22.3°、26.8°、30.1°、45.2°にピークを有し、結晶系は三方晶であることがわかった。
この結晶性の複合金属酸化物を用いてプロパンのアンモ酸化反応を行ったところ、プロパン転化率51.2%で、アクリロニトリル選択率は41.6%、アクリロニトリル収率は21.3%であった。
Claims (4)
- アルカン又はアルケンのアンモ酸化反応に用いられる触媒であって、下記式(I)
Mo1VaZbOn (I)
(式中、Zは、Te、Sb、Nb、W、Ce、Ta、Ti、P、Biからなる群から選択される少なくとも1種類以上の金属元素を示し、a、bは、それぞれMo1原子あたりのV、Zの原子比を示し、0<a≦1、0<b≦1であり、nは構成金属の酸化状態によって決まる酸素の原子比を示す。)
で表される組成を有し、結晶系が三方晶である複合金属酸化物触媒。 - 下記式(I)
Mo1VaZbOn (I)
(式中、Zは、Te、Sb、Nb、W、Ce、Ta、Ti、P、Biからなる群から選択される少なくとも1種類以上の金属元素を示し、a、bは、それぞれMo1原子あたりのV、Zの原子比を示し、0<a≦1、0<b≦1であり、nは構成金属の酸化状態によって決まる酸素の原子比を示す。)
で表される組成を有し、結晶系が三方晶である複合金属酸化物触媒を製造する方法であって、
(1)Mo、Vを含む原料調合液を調製する工程と、
(2)前記原料調合液を加熱して結晶を生成させる工程と、
(3)前記加熱により生成した結晶に、Zを含むスラリー及び/又は溶液を接触させる工程と、
を有し、
前記工程(1)において調製した原料調合液のpHを酸性に保つことを含む、複合金属酸化物触媒の製造方法。 - (4)前記工程(2)において生成した結晶を不活性ガス雰囲気下、200〜800℃で焼成する工程をさらに有する、請求項2記載の複合金属酸化物触媒の製造方法。
- 請求項1記載の複合金属酸化物触媒を用いてアルカン又はアルケンをアンモ酸化反応に供し、対応する不飽和ニトリルを製造する方法。
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