Surface Functionalization of Supported Mn Clusters to Produce Robust Mn Catalysts for Selective Epoxidation

掲載論文
Satoshi Muratsugu, Zhihuan Weng, and Mizuki Tada ACS. Catal., 2013, in press. DOI: 10.1021/cs400053f
  • 金属錯体や金属クラスターを酸化物表面上へ固定化した固定化金属錯体、クラスター触媒は、錯体の種類乃至反応条件によっては、金属種が溶液中へ溶出してしまい、触媒活性を失ってしまうものも多い。光合成酵素における酸素発生触媒中心のモデル錯体として合成されたMn4核オキソクラスター[Mn4O2(CH3COO)7(C10H8N2)2] ClO4 をシリカ表面に固定化した固定化Mn4核クラスターは、酸素―イソブチルアルデヒドを酸化剤としたアルケン類の選択的エポキシ化反応に高い活性(転化率:99%、選択性:96%、8 h)を示したが、約50%のMnのシリカ表面からの溶出が見られたとともに、5回の再利用において、エポキシドへの転化率は10%以下まで大きく低下した。これに対し、固定化Mn4核クラスターの表面にシリカ薄層マトリックスを積層することで新たに調製したマトリックス保護Mn触媒は、クラスター骨格が新しいダイマー構造へと変化したのみならず、高い活性と選択性(転化率:99%、選択性:96%、31 h)でエポキシ化反応を進行させるとともに、Mnの溶出が0.01%へと劇的に抑制され、また、5回の再利用でも転化率の低下は見られなかった。シリカ表面マトリックスにより、新しい触媒構造を生み出すとともに、固定化されたMnの溶出が効果的に抑制され、高い触媒安定性を発現することを見出した。

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