JP5886145B2 - Substrate-supported catalyst and method for producing substrate-supported catalyst - Google Patents
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Description
本発明は、基材担持触媒および基材担持触媒の製造方法に関する。 The present invention relates to a substrate-supported catalyst and a method for producing a substrate-supported catalyst.
触媒を担体に担持させて使用した場合、反応後の複雑な系から触媒と反応生成物を容易に分離することができる。そのため、担体に担持した触媒(以下、担持触媒という。)は、回収や再使用が容易であり、特に触媒として高価な貴金属が用いられる場合に有効な手段になる(例えば、特許文献1、2参照)。 When the catalyst is supported on a support and used, the catalyst and the reaction product can be easily separated from the complicated system after the reaction. Therefore, a catalyst supported on a carrier (hereinafter referred to as a supported catalyst) can be easily recovered and reused, and is an effective means particularly when an expensive noble metal is used as the catalyst (for example, Patent Documents 1 and 2). reference).
ただし、担持触媒において、触媒と担体との結合力は必ずしも強いものではない。このため、使用時に担体から触媒が脱離してしまい、脱離した触媒同士で互いに凝集してしまう場合があった。その場合、担持触媒を繰り返し使用することによって、触媒活性は徐々に低下してしまっていた。 However, in the supported catalyst, the binding force between the catalyst and the carrier is not necessarily strong. For this reason, the catalyst may be detached from the carrier during use, and the detached catalysts may aggregate with each other. In that case, the catalytic activity was gradually decreased by repeatedly using the supported catalyst.
繰り返し使用による担持触媒の活性劣化を抑制する方法として、例えば、特許文献1に記載の方法がある。特許文献1では、熱硬化性樹脂と金属または金属化合物とからなる触媒またはその前駆物質との混合物を、非酸化性雰囲気で500℃以上に加熱して熱硬化性樹脂を炭化させることにより該金属または金属化合物を炭化物に担持している。熱硬化性樹脂の硬化体を炭化した場合、縮小はするもののその形状を保ったまま炭化する。一方、金属や金属化合物からなる触媒は熱硬化性樹脂が炭化する条件では安定なものが多い。このため、触媒などを熱硬化性樹脂に混合させたのち、熱硬化性樹脂を硬化させ炭化することにより、触媒物質を強固に固定化した炭素材料を得ている。 As a method for suppressing the deterioration of the activity of the supported catalyst due to repeated use, for example, there is a method described in Patent Document 1. In Patent Document 1, a mixture of a thermosetting resin and a catalyst composed of a metal or a metal compound or a precursor thereof is heated to 500 ° C. or more in a non-oxidizing atmosphere to carbonize the thermosetting resin. Alternatively, a metal compound is supported on the carbide. When the cured body of the thermosetting resin is carbonized, it is carbonized while maintaining its shape although it is reduced. On the other hand, many catalysts made of metals or metal compounds are stable under the condition that the thermosetting resin is carbonized. For this reason, after mixing a catalyst etc. with a thermosetting resin, the thermosetting resin is hardened and carbonized, and the carbon material which fixed the catalyst substance firmly is obtained.
また、特許文献2には、球状の樹脂粒子表面に触媒活性を有した微粒子を担持させると共に、この球状の樹脂粒子を覆うように熱硬化性樹脂からなる特定の厚みの被覆層を形成することが記載されている。このように熱硬化性樹脂からなる被覆層を設けることにより、使用時における触媒活性を有する微粒子の脱離が抑制され、使用後における反応生成物などからの分離、回収が容易になるとされている。 In Patent Document 2, fine particles having catalytic activity are supported on the surface of spherical resin particles, and a coating layer having a specific thickness made of a thermosetting resin is formed so as to cover the spherical resin particles. Is described. By providing a coating layer made of a thermosetting resin in this way, the detachment of fine particles having catalytic activity during use is suppressed, and separation and recovery from reaction products after use is facilitated. .
特許文献1および2に記載の担持触媒は、担体同士が凝集してしまう可能性があった。担体同士が凝集してしまった場合、反応物が触媒と接触しにくくなるため、反応効率は低下する。すなわち、担体あたりの活性は減少する。 In the supported catalysts described in Patent Documents 1 and 2, the carriers may aggregate. When the carriers are aggregated, the reaction product is less likely to come into contact with the catalyst, resulting in a reduction in reaction efficiency. That is, the activity per carrier is reduced.
特許文献1のように熱硬化性樹脂を炭化させた場合、熱硬化性樹脂は、多孔質の硬化体となる。この硬化体に対して触媒を担持させた場合、触媒が炭化物の細孔内部まで取り込まれてしまう可能性もある。一般的に触媒反応は、反応物が到達できる担体表面で進行する。このため、炭化物の内部、とくに反応物が到達しにくい箇所に取り込まれた触媒微粒子は、反応物との接触効率が低いため、触媒反応に利用されにくい。この点に関して、本願発明者は、触媒の反応効率を向上させることによって、触媒活性の向上につながるとの知見を見いだした。 When the thermosetting resin is carbonized as in Patent Document 1, the thermosetting resin becomes a porous cured body. When the catalyst is supported on the cured body, the catalyst may be taken into the pores of the carbide. In general, the catalytic reaction proceeds on the surface of the support where the reactants can reach. For this reason, the catalyst fine particles taken into the inside of the carbide, particularly where the reactant is difficult to reach, have a low contact efficiency with the reactant, and thus are difficult to use for the catalytic reaction. In this regard, the present inventors have found that improving the reaction efficiency of the catalyst leads to an improvement in the catalytic activity.
特許文献2のように、触媒を熱硬化性樹脂からなる被覆層で覆った場合、被覆層によって触媒と反応物との接触が阻害される。このため、特許文献2に記載の触媒には、反応物と接触しにくい箇所が存在しているため、反応物との接触効率を上げる余地があった。この点に関して、本願発明者は、触媒の反応効率を向上させることによって、触媒活性の向上につながるとの知見を見いだした。 When the catalyst is covered with a coating layer made of a thermosetting resin as in Patent Document 2, the contact between the catalyst and the reactant is inhibited by the coating layer. For this reason, in the catalyst of patent document 2, since the location which is hard to contact with a reaction material exists, there was room to raise the contact efficiency with a reaction material. In this regard, the present inventors have found that improving the reaction efficiency of the catalyst leads to an improvement in the catalytic activity.
本発明者らは、熱硬化性樹脂の硬化体を触媒担体として用いる担持触媒における触媒の反応効率を向上させることについて検討した。その結果、フェノール性水酸基を有する熱硬化性樹脂の硬化体を触媒担体として用い、かかる触媒担体を基材表面に形成することにより、反応効率を向上させることができることを見いだした。 The present inventors have studied to improve the catalyst reaction efficiency in a supported catalyst using a cured product of a thermosetting resin as a catalyst carrier. As a result, it has been found that the reaction efficiency can be improved by using a cured product of a thermosetting resin having a phenolic hydroxyl group as a catalyst carrier and forming the catalyst carrier on the substrate surface.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた触媒活性を有する基材担持触媒を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a substrate-supported catalyst having excellent catalytic activity.
本発明者らは、熱硬化性樹脂の硬化体を触媒担体として用いる基材担持触媒における触媒の反応効率を向上させることについて鋭意研究を重ねた。その結果、基材として非極性基材を用いることによって、優れた触媒活性を有した基材担持触媒を提供できることを見出し、本発明に至った。ここで、非極性基材を構成する材料は、化学構造中に、カルボニル基、イミド基、アミノ基、アミド基およびヒドロキシ基等の極性官能基を含まない化合物や高分子から形成されていることが好ましい。 The inventors of the present invention have made extensive studies on improving the reaction efficiency of a catalyst in a substrate-supported catalyst using a cured product of a thermosetting resin as a catalyst carrier. As a result, it has been found that a substrate-supported catalyst having excellent catalytic activity can be provided by using a nonpolar substrate as the substrate, and the present invention has been achieved. Here, the material constituting the nonpolar substrate is formed from a compound or polymer that does not contain a polar functional group such as a carbonyl group, an imide group, an amino group, an amide group, and a hydroxy group in the chemical structure. Is preferred.
すなわち、本発明によれば、非極性基材と、
前記非極性基材の表面に形成された熱硬化性樹脂の硬化体と、
前記硬化体の表面に担持された触媒活性を有する微粒子と、
を含み、
前記熱硬化性樹脂がフェノール性水酸基を有する基材担持触媒であって、
前記非極性基材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブチルゴムから成る群から選択される1種以上を含む基材担持触媒が提供される。
That is, according to the present invention, a nonpolar substrate,
A cured body of a thermosetting resin formed on the surface of the nonpolar substrate;
Fine particles having catalytic activity carried on the surface of the cured body;
Including
The thermosetting resin is a substrate-supported catalyst having a phenolic hydroxyl group ,
The nonpolar substrate is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polybutene, polybutadiene, polystyrene, polyisobutylene, polytetrafluoroethylene and other fluororesin, natural rubber, styrene butadiene rubber and butyl rubber A substrate-supported catalyst including the above is provided.
従来の触媒では、熱硬化性樹脂の硬化体を触媒担体として、触媒活性を有する微粒子を担持したものが提供されている。これに対し、フェノール性水酸基を有する熱硬化性樹脂の硬化体を触媒担体として、当該触媒担体を非極性基材上に形成することで、非極性基材上に触媒担体を分散させることができる。このように非極性基材上に形成された触媒担体である熱硬化性樹脂の硬化体に対して、触媒微粒子を担持することで、触媒微粒子の凝集を防ぐことができる。こうすることで、触媒微粒子の凝集に伴う触媒活性の低下を防ぐことができる。すなわち、反応物と触媒との接触効率を向上させることができるため、反応効率の向上に繋がり、優れた触媒活性を有した基材担持触媒を提供することができる。 As a conventional catalyst, a catalyst in which fine particles having catalytic activity are supported using a cured body of a thermosetting resin as a catalyst carrier is provided. On the other hand, the catalyst carrier can be dispersed on the nonpolar substrate by forming a cured body of a thermosetting resin having a phenolic hydroxyl group as a catalyst carrier on the nonpolar substrate. . By supporting the catalyst fine particles on the cured body of the thermosetting resin that is the catalyst carrier formed on the nonpolar substrate in this way, aggregation of the catalyst fine particles can be prevented. By doing so, it is possible to prevent a decrease in the catalyst activity accompanying the aggregation of the catalyst fine particles. That is, since the contact efficiency between the reactant and the catalyst can be improved, the reaction efficiency is improved, and a substrate-supported catalyst having excellent catalytic activity can be provided.
なお、基材担持触媒は、板状あるいはシート状であることが好ましく、多孔質体であるとさらに好ましい。こうすることで、基材担持触媒における反応場を増大させることにつながり、反応活性を向上させることができる。 The substrate-supported catalyst is preferably plate-shaped or sheet-shaped, and more preferably a porous body. By carrying out like this, it leads to increasing the reaction field in a base material carrying catalyst, and can improve reaction activity.
さらに、本発明によれば、非極性基材を準備する工程と、
前記非極性基材の表面に熱硬化性樹脂の硬化体を形成するとともに、前記硬化体の表面に触媒活性を有する微粒子を担持する工程と、
を含み、
前記熱硬化性樹脂がフェノール性水酸基を有する硬化体である基材担持触媒の製造方法であって、
前記非極性基材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブチルゴムから成る群から選択される1種以上を含む基材担持触媒の製造方法が提供される。
Furthermore, according to the present invention, a step of preparing a nonpolar substrate;
Forming a cured body of a thermosetting resin on the surface of the nonpolar base material, and supporting fine particles having catalytic activity on the surface of the cured body;
Including
The method for producing a substrate-supported catalyst, wherein the thermosetting resin is a cured product having a phenolic hydroxyl group ,
The nonpolar substrate is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polybutene, polybutadiene, polystyrene, polyisobutylene, polytetrafluoroethylene and other fluororesin, natural rubber, styrene butadiene rubber and butyl rubber A method for producing a substrate-supported catalyst including the above is provided.
本発明によれば、優れた触媒活性を有する基材担持触媒を提供することができる。 According to the present invention, a substrate-supported catalyst having excellent catalytic activity can be provided.
以下、本発明の基材担持触媒について説明する。 Hereinafter, the substrate-supported catalyst of the present invention will be described.
(基材)
本実施形態における基材を構成する材料は、非極性基材である。ここで、非極性基材を構成する材料は、化学構造中に、カルボニル基、イミド基、アミノ基、アミド基およびヒドロキシ基等の極性官能基を含まない化合物や高分子から形成されていることが好ましい。
なお、本実施形態に係る非極性基材は、特に限定されないが、熱硬化性樹脂との相互作用(濡れ性)が乏しいものであることが好ましい。非極性基材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブチルゴムなどが挙げられる。この理由は必ずしも明らかではないが、非極性基材と熱硬化性樹脂のフェノール性水酸基との濡れ性が乏しいため、フェノール性水酸基が、熱硬化性樹脂の硬化体と基材が接触する面以外の箇所に配向しやすい。このため、フェノール性水酸基に対して、触媒活性を有する微粒子(以下、「触媒微粒子」とも云う。)を効率的に担持出来るものと考えられる。すなわち、触媒担体に対して、より多くの触媒微粒子を担持することができると考えられる。
(Base material)
The material which comprises the base material in this embodiment is a nonpolar base material. Here, the material constituting the nonpolar substrate is formed from a compound or polymer that does not contain a polar functional group such as a carbonyl group, an imide group, an amino group, an amide group, and a hydroxy group in the chemical structure. Is preferred.
In addition, the nonpolar base material which concerns on this embodiment is although it does not specifically limit, It is preferable that an interaction (wetting property) with a thermosetting resin is scarce. Examples of the nonpolar substrate include polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polybutene, polybutadiene, polystyrene, polyisobutylene, polytetrafluoroethylene, and other fluorine resins, natural rubber, styrene butadiene rubber, and butyl rubber. The reason for this is not necessarily clear, but because the wettability between the nonpolar substrate and the phenolic hydroxyl group of the thermosetting resin is poor, the phenolic hydroxyl group is other than the surface where the cured body of the thermosetting resin and the substrate contact. It is easy to orient at the location. For this reason, it is considered that fine particles having catalytic activity (hereinafter also referred to as “catalyst fine particles”) can be efficiently supported on the phenolic hydroxyl group. That is, it is considered that more catalyst fine particles can be supported on the catalyst carrier.
また、非極性基材について、触媒微粒子を均一分散させるという観点では、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンを用いることが好ましい。このようにポリオレフィンを基材として用いることによって、基材表面を覆っている熱硬化性樹脂が基材表面から剥がれることを防ぐことができる。 Moreover, it is preferable to use polyolefin, such as polyethylene and polypropylene, from the viewpoint of uniformly dispersing the catalyst fine particles on the nonpolar substrate. Thus, by using polyolefin as a base material, it can prevent that the thermosetting resin which has covered the base material surface peels from the base material surface.
次に、非極性基材の形状は、特に限定されるものではないが、粒子状、シート状あるいは板状が用いられる。これらの中でも、シート状あるいは板状であることが好ましい。 Next, the shape of the nonpolar substrate is not particularly limited, but a particle shape, a sheet shape, or a plate shape is used. Among these, a sheet shape or a plate shape is preferable.
また、非極性基材は多孔質体、あるいはメッシュ構造を形成したものであることが好ましく、特に、メッシュ構造を形成したものであるとさらに好ましい。こうすることで、表面積を増大させることができ、より多くの熱硬化性樹脂の硬化体を触媒担体として基材表面上に形成させることが可能となる。このため、触媒微粒子をより多く担持させることができる。したがって、基材担持触媒における反応場を増大させることにつながり、反応活性を向上させることができる。ここで、多孔質体とは、複数の凸凹を有したものでも、表面から裏面にかけて連通する孔(以下、連通孔と示す)が複数設けられたものであってもよい。 The nonpolar base material is preferably a porous body or a mesh structure, and more preferably a mesh structure. By doing so, it is possible to increase the surface area, and it becomes possible to form more cured bodies of thermosetting resin on the substrate surface as catalyst carriers. For this reason, more catalyst fine particles can be carried. Therefore, the reaction field in the substrate-supported catalyst is increased, and the reaction activity can be improved. Here, the porous body may have a plurality of irregularities or may be provided with a plurality of holes (hereinafter referred to as communication holes) communicating from the front surface to the back surface.
さらに、本実施形態に係る非極性基材は、メッシュ構造を有した板状であることがより好ましい。こうすることで、触媒微粒子と反応物との接触効率を格段に向上させることが可能である。すなわち、反応活性を向上させることができ、より一層優れた触媒活性を有する基材担持触媒を提供することができる。 Furthermore, the nonpolar base material according to the present embodiment is more preferably a plate having a mesh structure. By doing so, it is possible to significantly improve the contact efficiency between the catalyst fine particles and the reactant. That is, the reaction activity can be improved, and a substrate-supported catalyst having a further excellent catalytic activity can be provided.
また、メッシュ構造を有した板状の非極性基材を用いることで、反応場を形成している触媒微粒子に対し、未反応の反応物を常に供給することも可能である。これは反応装置に液体または気体の反応物を用いる流通式の反応槽を用いた場合、反応効率の向上に大変効果的である。このように触媒微粒子に対し、常に未反応の反応物を供給できることから、触媒微粒子の活性を向上させることが可能である。 In addition, by using a plate-like nonpolar base material having a mesh structure, it is possible to always supply unreacted reactants to the catalyst fine particles forming the reaction field. This is very effective in improving the reaction efficiency when a flow type reaction vessel using a liquid or gaseous reactant is used in the reaction apparatus. Thus, since the unreacted reactant can be always supplied to the catalyst fine particles, the activity of the catalyst fine particles can be improved.
なお、非極性基材が連通孔を設けたものである場合、当該連通孔がハニカム構造を形成していてもよい。この場合、基材自体の機械的強度を向上させることができる。また、触媒微粒子を均一に、かつ高密度に分散させることも可能である。 When the nonpolar base material is provided with communication holes, the communication holes may form a honeycomb structure. In this case, the mechanical strength of the substrate itself can be improved. It is also possible to disperse the catalyst fine particles uniformly and at a high density.
(熱硬化性樹脂の硬化体)
熱硬化性樹脂の硬化体は、本実施形態に係る基材担持触媒において触媒担体として用いられる。この熱硬化性樹脂の硬化体は、基材の表面上に形成される。熱硬化性樹脂の硬化体の形成状態は、基材に対して特に限定されるものではないが、例えば、粒子状、膜状、均一な層状に形成していても良い。硬化処理前の熱硬化性樹脂としては、フェノール性水酸基を有する熱硬化性樹脂であればとくに限定されないが、とくにフェノール樹脂またはその誘導体を含むことが好ましい。
(Hardened body of thermosetting resin)
The cured body of the thermosetting resin is used as a catalyst carrier in the substrate-supported catalyst according to the present embodiment. The cured body of the thermosetting resin is formed on the surface of the substrate. The formation state of the cured body of the thermosetting resin is not particularly limited with respect to the base material, but may be formed in, for example, a particle shape, a film shape, or a uniform layer shape. The thermosetting resin before the curing treatment is not particularly limited as long as it is a thermosetting resin having a phenolic hydroxyl group, but it is particularly preferable to include a phenol resin or a derivative thereof.
本実施形態に係る基材担持触媒のように、触媒担体である熱硬化性樹脂の硬化体を基材の表面に分散させるように形成することで触媒の繰り返し特性(寿命)を優れたものにすることができる。その理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。基材表面に、触媒担体であるフェノール性水酸基を有する熱硬化性樹脂の硬化体が露出するように形成している。このため、触媒微粒子が担持される部位にはフェノール性水酸基が存在しており、担持された触媒微粒子はそのフェノール性水酸基によって安定化される。したがって、利用時の触媒の脱離が抑制されることで、触媒の繰り返し特性が向上すると考えられる。 Like the substrate-supported catalyst according to the present embodiment, the catalyst is provided with excellent repetitive characteristics (lifetime) by forming a cured body of a thermosetting resin as a catalyst carrier so as to be dispersed on the surface of the substrate. can do. The reason is not necessarily clear, but is considered as follows. A cured body of a thermosetting resin having a phenolic hydroxyl group as a catalyst carrier is exposed on the surface of the substrate. For this reason, a phenolic hydroxyl group is present at the site where the catalyst fine particles are supported, and the supported catalyst fine particles are stabilized by the phenolic hydroxyl group. Therefore, it is considered that the catalyst repetitive characteristics are improved by suppressing the detachment of the catalyst during use.
また、本実施形態に係る熱硬化性樹脂の硬化体は、熱硬化性樹脂のフェノール性水酸基当量が500g/eq以下であり、好ましくは400g/eq以下であり、さらに好ましくは350g/eq以下である。熱硬化性樹脂のフェノール性水酸基当量がこの範囲にあることによって、優れた触媒活性を有した基材担持触媒を提供できる。なお、熱硬化性樹脂のフェノール性水酸基当量が上記上限値を超えると、硬化体表面のフェノール性水酸基が少なくなり、触媒の保持力が弱くなるため好ましくない。また、フェノール性水酸基当量はアセチル化法などの公知の方法によって定量できる。 Further, in the cured body of the thermosetting resin according to the present embodiment, the phenolic hydroxyl group equivalent of the thermosetting resin is 500 g / eq or less, preferably 400 g / eq or less, more preferably 350 g / eq or less. is there. When the phenolic hydroxyl group equivalent of the thermosetting resin is in this range, a substrate-supported catalyst having excellent catalytic activity can be provided. In addition, when the phenolic hydroxyl group equivalent of a thermosetting resin exceeds the said upper limit, since the phenolic hydroxyl group on the surface of a hardening body will decrease and the retention strength of a catalyst will become weak, it is unpreferable. The phenolic hydroxyl group equivalent can be quantified by a known method such as an acetylation method.
本実施形態に係る基材担持触媒において、熱硬化性樹脂の硬化体は基材の表面を覆うように形成している。熱硬化性樹脂の硬化体の含有量は、基材と熱硬化性樹脂の硬化体の総量に対して、0.5重量%以上であることが好ましい。この範囲にあることで、優れた触媒活性を有した基材担持触媒を提供できる。 In the substrate-supported catalyst according to this embodiment, the cured body of the thermosetting resin is formed so as to cover the surface of the substrate. The content of the cured body of the thermosetting resin is preferably 0.5% by weight or more based on the total amount of the base material and the cured body of the thermosetting resin. By being in this range, a substrate-supported catalyst having an excellent catalytic activity can be provided.
本実施形態におけるフェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを、アルカリ性、または、酸性触媒の存在下で反応させて得られるものであり、分子中に少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有している。
例えば、フェノール樹脂、クレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、キシレノール樹脂、ナフトール樹脂、ビスフェノールA樹脂、アラルキルフェノール樹脂、ビフェニルアラルキルフェノール樹脂、およびフェノール性水酸基を有するカシューナッツ油などによる変性フェノール樹脂などが挙げられる。また、フェノール性水酸基を有する物質を含む、キシレン変性フェノール樹脂、およびフェノール類とロジン、テルペン油などで変性した油変性フェノール樹脂、ゴムで変性したゴム変性フェノール樹脂などの各種変性フェノール樹脂なども使用することができる。
The phenol resin in this embodiment is obtained by reacting phenols and aldehydes in the presence of an alkaline or acidic catalyst, and has at least one phenolic hydroxyl group in the molecule. Yes.
Examples thereof include a phenol resin, a cresol resin, a resorcin resin, a xylenol resin, a naphthol resin, a bisphenol A resin, an aralkyl phenol resin, a biphenyl aralkyl phenol resin, and a modified phenol resin using cashew nut oil having a phenolic hydroxyl group. Also used are xylene-modified phenol resins containing substances having phenolic hydroxyl groups, and various modified phenol resins such as phenol-modified rosin, oil-modified phenol resins modified with terpene oil, rubber-modified phenol resins modified with rubber, etc. can do.
上記フェノール樹脂を得るために用いるフェノール類としては、芳香族環にフェノール性水酸基を有するものが好ましく、さらにはフェノール性水酸基以外の置換基を有していてもかまわない。例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾールなどのクレゾール、混合クレゾール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノールなどのキシレノール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノールなどのエチルフェノール、イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、p−tert−ブチルフェノールなどのブチルフェノール、p−tert−アミルフェノール、p−オクチルフェノール、p−ノニルフェノール、p−クミルフェノールなどのアルキルフェノール、フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノールなどのハロゲン化フェノール、p−フェニルフェノール、アミノフェノール、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノールなどの1価フェノール置換体、および1−ナフトール、2−ナフトールなどの1価のナフトール、レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールE、ビスフェノールS、ジヒドロキシナフタリンなどの多価フェノール類、フェノール性水酸基を有する物質より構成されるカシューナッツ油、などが挙げられる。これらを単独または2種類以上組み合わせて使用することができる。また、これらフェノール性水酸基を有するフェノール類と他のフェノール性水酸基を含有しない物質との共重合体を使用してもかまわない。これにより、分子中に少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有するフェノール樹脂を得ることができる。 As the phenols used for obtaining the phenol resin, those having a phenolic hydroxyl group in the aromatic ring are preferable, and further, a substituent other than the phenolic hydroxyl group may be included. For example, cresols such as phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, mixed cresol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4- Xylenol, xylenol such as 3,5-xylenol, ethylphenol such as o-ethylphenol, m-ethylphenol and p-ethylphenol, butylphenol such as isopropylphenol, butylphenol and p-tert-butylphenol, p-tert-amylphenol Alkylphenols such as p-octylphenol, p-nonylphenol and p-cumylphenol, halogenated phenols such as fluorophenol, chlorophenol, bromophenol and iodophenol, p-phenol Monohydric phenol substituents such as ruphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol, trinitrophenol, and monovalent naphthols such as 1-naphthol and 2-naphthol, resorcin, alkylresorcin, pyrogallol, catechol, alkylcatechol, Examples thereof include hydroquinone, alkylhydroquinone, phloroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol E, bisphenol S, and cashew nut oil composed of a substance having a phenolic hydroxyl group, such as dihydroxynaphthalene. These can be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use the copolymer of the phenols which have these phenolic hydroxyl groups, and the substance which does not contain other phenolic hydroxyl groups. Thereby, the phenol resin which has at least 1 or more phenolic hydroxyl group in a molecule | numerator can be obtained.
また、上記フェノール樹脂を得るために用いるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、n−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、o−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド、パラキシレンジメチルエーテルなどが挙げられる。これらを単独または2種類以上組み合わせて使用することもできる。 Examples of the aldehydes used to obtain the phenol resin include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glyoxal, n-butyraldehyde, capro Examples include aldehyde, allyl aldehyde, benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, salicylaldehyde, paraxylene dimethyl ether and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
上記フェノール類とアルデヒド類とを反応させる方法としてはとくに限定されず、公知の方法を採用することができる。 It does not specifically limit as a method with which the said phenols and aldehydes are made to react, A well-known method is employable.
上記フェノール樹脂を得る場合の触媒としてはとくに限定されず、酸触媒、塩基触媒、遷移金属塩触媒などが挙げられる。酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、リン酸類などの無機酸、蓚酸、p−トルエンスルホン酸、有機ホスホン酸などの有機酸を用いることができる。また、塩基触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化バリウムなどのアルカリ土類金属水酸化物、アンモニア、アルキルアミンなどのアミン類などを用いることができる。さらに遷移金属塩触媒としては、シュウ酸亜鉛、酢酸亜鉛などが挙げられる。 The catalyst for obtaining the phenol resin is not particularly limited, and examples thereof include an acid catalyst, a base catalyst, and a transition metal salt catalyst. Examples of the acid catalyst that can be used include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acids, and organic acids such as oxalic acid, p-toluenesulfonic acid, and organic phosphonic acid. Examples of the base catalyst include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and barium hydroxide, ammonia, alkylamine and the like. These amines can be used. Furthermore, examples of the transition metal salt catalyst include zinc oxalate and zinc acetate.
本実施形態におけるフェノール樹脂の形状としてはとくに限定されない。例えば、固形、粉末状、溶液状、液状などが挙げられ、いずれの形態でも用いることができる。 The shape of the phenol resin in the present embodiment is not particularly limited. Examples thereof include solid, powder, solution, and liquid, and any form can be used.
つぎに、上記の熱硬化性樹脂を硬化処理する方法について説明する。
本実施形態における熱硬化性樹脂の硬化処理方法としてはとくに限定されないが、公知の方法を採用することができる。
Next, a method for curing the thermosetting resin will be described.
Although it does not specifically limit as a hardening processing method of the thermosetting resin in this embodiment, A well-known method is employable.
熱硬化性樹脂としてレゾール型フェノール樹脂を用いた場合は、加熱により硬化させることができる。あるいは、パラトルエンスルホン酸、フェノールスルホン酸などの酸類を混合し、常温または加熱により硬化させる方法などが挙げられる。 When a resol type phenol resin is used as the thermosetting resin, it can be cured by heating. Alternatively, a method of mixing acids such as p-toluenesulfonic acid and phenolsulfonic acid and curing at normal temperature or by heating can be used.
また、フェノール樹脂としてノボラック型フェノール樹脂を用いた場合は、ヘキサメチレンテトラミンなどの硬化剤を添加化合物とともに混合し、加熱して硬化させる方法、エポキシ樹脂、ポリイソシアネート、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂を添加化合物とともに混合し、加熱により硬化させる方法などが挙げられる。 Moreover, when a novolak type phenol resin is used as the phenol resin, a curing agent such as hexamethylenetetramine is mixed with an additive compound and heated to cure, a thermosetting resin such as an epoxy resin, a polyisocyanate, or a melamine resin. And a method of mixing with an additive compound and curing by heating.
本実施形態における熱硬化性樹脂の硬化処理温度としてはとくに限定されないが、250℃以下であることが好ましい。硬化温度が上記上限値以下であると、経済的な硬化速度が得られ、かつ、フェノール樹脂の主鎖の分解を抑制できる。 Although it does not specifically limit as hardening processing temperature of the thermosetting resin in this embodiment, It is preferable that it is 250 degrees C or less. When the curing temperature is not more than the above upper limit, an economical curing rate can be obtained, and decomposition of the main chain of the phenol resin can be suppressed.
(触媒微粒子)
本実施形態における熱硬化性樹脂の硬化体の表面に担持される触媒微粒子としては、触媒活性を有するものであれば金属、金属酸化物および金属化合物のいずれであってもよく、とくに限定されるものではない。例えばチタン、クロム、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、レニウム、オスミニウム、白金、鉄、亜鉛、マンガン、マグネシウム、カルシウム、銀、バナジウム、スズなどの金属ならびにその酸化物、その他の有機チタンなどの金属化合物および錯体などの中から選ばれる少なくとも1種からなるものが挙げられる。また、これらのうちの少なくとも二種類以上を含む複合体も使用することもできる。これらの中でも、とくにパラジウムまたは白金が好適に用いられる。
(Catalyst fine particles)
The catalyst fine particles supported on the surface of the cured body of the thermosetting resin in the present embodiment may be any metal, metal oxide, and metal compound as long as they have catalytic activity, and are particularly limited. It is not a thing. For example, metals such as titanium, chromium, cobalt, nickel, copper, ruthenium, rhodium, palladium, rhenium, osmium, platinum, iron, zinc, manganese, magnesium, calcium, silver, vanadium, tin, oxides thereof, and other organic titanium And at least one selected from the group consisting of metal compounds and complexes. Moreover, the composite_body | complex containing at least 2 or more types of these can also be used. Among these, palladium or platinum is particularly preferably used.
触媒微粒子は平均粒子径が1μm以下であることが好ましい。また、平均粒子径が1nm以上100nm以下といったナノサイズの金属微粒子などを用いることもできる。基材および熱硬化性樹脂の硬化体と、触媒微粒子の質量比は適宜決定することができるが、例えば(基材と熱硬化性樹脂の硬化体の和):触媒微粒子=1:1〜10000:1程度である。 The catalyst fine particles preferably have an average particle size of 1 μm or less. Further, nano-sized metal fine particles having an average particle diameter of 1 nm to 100 nm can also be used. The mass ratio of the cured body of the base material and the thermosetting resin and the catalyst fine particles can be appropriately determined. For example, (sum of the cured body of the base material and the thermosetting resin): catalyst fine particles = 1: 1 to 10,000. : 1.
(基材担持触媒)
本実施形態に係る基材担持触媒がシート状あるいは板状であることで、反応装置の形状に合わせて、種々の形状に変形させることが可能である。触媒シートの形状は、例えば、折りたたまれた状態、丸めた状態など反応装置における反応管の形状に合わせて種々の形状に変形させることができる。シート状の基材担持触媒において連通孔が設けられている場合、触媒フィルターとして用いることも可能である。
(Base material supported catalyst)
Since the substrate-supported catalyst according to the present embodiment is in the form of a sheet or a plate, it can be deformed into various shapes according to the shape of the reaction apparatus. The shape of the catalyst sheet can be changed into various shapes according to the shape of the reaction tube in the reaction apparatus, such as a folded state or a rolled state. When the communication hole is provided in the sheet-like substrate-supported catalyst, it can be used as a catalyst filter.
以下、本実施形態に係る基材担持触媒の製造方法について説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the base material supported catalyst which concerns on this embodiment is demonstrated.
(熱硬化性樹脂の硬化体を基材の表面に形成する方法)
本実施形態において熱硬化性樹脂の硬化体を非極性基材の表面に形成する方法は、非極性基材の形状によって、適宜方法を選択することができる。例えば、非極性基材がメッシュ状である場合、固形や粉末の樹脂の溶液や液状樹脂を非極性基材に含浸硬化する方法、固形や粉末の樹脂を加熱溶融して非極性基材に含浸硬化する方法、等が用いられる。これに対し、非極性基材が粒子状である場合、熱硬化性樹脂をコーティング硬化する方法、等が用いられる。こうすることで、非極性基材に対して均一に熱硬化性樹脂の硬化体を形成することが可能である。
(Method of forming a cured body of thermosetting resin on the surface of the substrate)
In this embodiment, the method of forming the cured body of the thermosetting resin on the surface of the nonpolar substrate can be appropriately selected depending on the shape of the nonpolar substrate. For example, when the non-polar substrate is mesh-like, a method of impregnating and curing a solid or powder resin solution or liquid resin on the non-polar substrate, and heating and melting the solid or powder resin to impregnate the non-polar substrate A curing method or the like is used. On the other hand, when the nonpolar substrate is in the form of particles, a method of coating and curing a thermosetting resin is used. By carrying out like this, it is possible to form the hardening body of a thermosetting resin uniformly with respect to a nonpolar base material.
(触媒微粒子の担持方法)
次に、本実施形態における触媒担体である熱硬化性樹脂の硬化体を表面に分散形成させた非極性基材への触媒微粒子の担持方法について詳細に説明する。本実施形態においては、熱硬化性樹脂の硬化体を非極性基材の表面に形成した後、担体である熱硬化性樹脂の硬化体の表面に触媒微粒子を担持させることが好ましい。こうすることで、触媒微粒子が、触媒担体である熱硬化性樹脂の硬化体の内部に埋め込まれることを防ぐことが出来る。
(Supporting method of catalyst fine particles)
Next, a method for supporting catalyst fine particles on a nonpolar base material in which a cured body of a thermosetting resin that is a catalyst carrier in the present embodiment is dispersedly formed on the surface will be described in detail. In this embodiment, it is preferable to form catalyst thermosetting resin on the surface of the nonpolar substrate and then support the catalyst fine particles on the surface of the thermosetting resin curing body as a carrier. By doing so, it is possible to prevent the catalyst fine particles from being embedded in the cured body of the thermosetting resin that is the catalyst carrier.
触媒微粒子の担持方法は、特に限定されないが、液相中で触媒微粒子を化学的に析出担持させたり、担体表面にパウダー状の触媒微粒子を静電塗装する方法や、触媒微粒子に担体を浸漬させる方法等がある。このような方法を採用することによって、担体表面に対して均一に触媒微粒子が担持された基材担持触媒を得ることができる。 The method for supporting the catalyst fine particles is not particularly limited. However, the catalyst fine particles are chemically deposited and supported in the liquid phase, the powdered catalyst fine particles are electrostatically coated on the surface of the carrier, or the carrier is immersed in the catalyst fine particles. There are methods. By adopting such a method, a substrate-supported catalyst in which catalyst fine particles are uniformly supported on the support surface can be obtained.
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
以下、参考形態の例を付記する。
<1>
非極性基材と、
前記非極性基材の表面に形成された熱硬化性樹脂の硬化体と、
前記硬化体の表面に担持された触媒活性を有する微粒子と、
を含み、
前記熱硬化性樹脂がフェノール性水酸基を有する基材担持触媒。
<2>
前記非極性基材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブチルゴムから成る群から選択される1種以上含む<1>に記載の基材担持触媒。
<3>
前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂である<1>または<2>に記載の基材担持触媒。
<4>
前記非極性基材が、板状あるいはシート状である<1>乃至<3>のいずれか一つに記載の基材担持触媒。
<5>
前記非極性基材が多孔質体からなる<1>乃至<4>のいずれか一つに記載の基材担持触媒。
<6>
前記非極性基材が、メッシュ状である<1>乃至<4>のいずれか一つに記載の基材担持触媒。
<7>
熱硬化性樹脂の前記硬化体の含有量が、前記非極性基材と熱硬化性樹脂の前記硬化体の総量に対して、0.5重量%以上である<1>乃至<6>のいずれか一つに記載の基材担持触媒。
<8>
前記熱硬化性樹脂におけるフェノール性水酸基当量が500g/eq以下である<1>乃至<7>のいずれか一つに記載の基材担持触媒。
<9>
前記微粒子は、前記熱硬化性樹脂を硬化させた後に、前記硬化体の表面に担持したものである<1>乃至<8>のいずれか一つに記載の基材担持触媒。
<10>
前記微粒子が、金属、金属酸化物、および金属化合物のいずれか1種以上を含む材料から成る<1>乃至<9>のいずれか一つに記載の基材担持触媒。
<11>
非極性基材を準備する工程と、
前記非極性基材の表面に熱硬化性樹脂の硬化体を形成するとともに、前記硬化体の表面に触媒活性を有する微粒子を担持する工程と、
を含み、
前記熱硬化性樹脂がフェノール性水酸基を有する硬化体である基材担持触媒の製造方法。
<12>
前記非極性基材の表面に前記熱硬化性樹脂の硬化体を形成した後に、前記微粒子を担持する<11>に記載の基材担持触媒の製造方法。
<13>
前記非極性基材を溶液状の前記熱硬化性樹脂に浸漬して乾燥させた後、前記熱硬化性樹脂を硬化させることによって、前記非極性基材の表面に前記熱硬化性樹脂の硬化体を形成する<11>または<12>に記載の基材担持触媒の製造方法。
<14>
前記微粒子を担持する工程において、
前記熱硬化性樹脂の硬化体の表面に対して、前記微粒子を静電塗装または浸漬して担持させている<11>乃至<13>のいずれか一つに記載の基材担持触媒の製造方法。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these are illustrations of this invention and various structures other than the above are also employable.
Hereinafter, examples of the reference form will be added.
<1>
A non-polar substrate;
A cured body of a thermosetting resin formed on the surface of the nonpolar substrate;
Fine particles having catalytic activity carried on the surface of the cured body;
Including
A substrate-supported catalyst in which the thermosetting resin has a phenolic hydroxyl group.
<2>
The nonpolar substrate is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polybutene, polybutadiene, polystyrene, polyisobutylene, polytetrafluoroethylene and other fluororesin, natural rubber, styrene butadiene rubber and butyl rubber The substrate-supported catalyst according to <1>, including the above.
<3>
The substrate-supported catalyst according to <1> or <2>, wherein the thermosetting resin is a phenol resin.
<4>
The substrate-supported catalyst according to any one of <1> to <3>, wherein the nonpolar substrate is plate-shaped or sheet-shaped.
<5>
The substrate-supported catalyst according to any one of <1> to <4>, wherein the nonpolar substrate is a porous body.
<6>
The substrate-supported catalyst according to any one of <1> to <4>, wherein the nonpolar substrate is a mesh.
<7>
Any one of <1> to <6>, wherein the content of the cured body of the thermosetting resin is 0.5% by weight or more based on the total amount of the cured body of the nonpolar base material and the thermosetting resin. The substrate-supported catalyst according to any one of the above.
<8>
The substrate-supported catalyst according to any one of <1> to <7>, wherein a phenolic hydroxyl group equivalent in the thermosetting resin is 500 g / eq or less.
<9>
The substrate-supported catalyst according to any one of <1> to <8>, wherein the fine particles are supported on the surface of the cured body after the thermosetting resin is cured.
<10>
The substrate-supported catalyst according to any one of <1> to <9>, wherein the fine particles are made of a material containing at least one of a metal, a metal oxide, and a metal compound.
<11>
Preparing a non-polar substrate;
Forming a cured body of a thermosetting resin on the surface of the nonpolar base material, and supporting fine particles having catalytic activity on the surface of the cured body;
Including
A method for producing a substrate-supported catalyst, wherein the thermosetting resin is a cured product having a phenolic hydroxyl group.
<12>
<11> The method for producing a substrate-supported catalyst according to <11>, wherein the fine particles are supported after forming a cured body of the thermosetting resin on the surface of the nonpolar substrate.
<13>
After the nonpolar substrate is dipped in the thermosetting resin in the form of a solution and dried, the thermosetting resin is cured to form a cured body of the thermosetting resin on the surface of the nonpolar substrate. <11> or <12> for producing a substrate-supported catalyst according to <12>.
<14>
In the step of supporting the fine particles,
The method for producing a substrate-supported catalyst according to any one of <11> to <13>, wherein the fine particles are supported by being electrostatically coated or immersed on a surface of a cured body of the thermosetting resin. .
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention, the present invention is not limited to these.
(実施例1)
(フェノール樹脂の硬化物の作製)
液状フェノール樹脂(住友ベークライト社製、スミライトレジンPR−50087)とメタノールを重量比1対1で混合したフェノール樹脂溶液に、シート状のポリプロピレン不織布(日本バイリーン社製)を室温で1分間浸し、常温で30分間自然乾燥した。乾燥後、90℃で30分間加熱し、更に150℃で30分間加熱してフェノール樹脂を30重量%含むメッシュ構造を有した板状のフェノール樹脂担体を得た。
Example 1
(Production of cured phenol resin)
A sheet-like polypropylene nonwoven fabric (manufactured by Japan Vilene Co., Ltd.) is immersed in a phenolic resin solution in which liquid phenolic resin (Sumitomo Bakelite Co., Ltd., Sumilite Resin PR-50087) and methanol are mixed at a weight ratio of 1: 1, at room temperature for 1 minute. Air-dried at room temperature for 30 minutes. After drying, it was heated at 90 ° C. for 30 minutes, and further heated at 150 ° C. for 30 minutes to obtain a plate-like phenol resin carrier having a mesh structure containing 30% by weight of phenol resin.
(樹脂担持触媒の調製)
酢酸パラジウム(和光純薬工業社製)10mgと、担体である上記フェノール樹脂担体1gと、トリエチルアミン(和光純薬工業社製)0.3mLと、アセトニトリル(和光純薬工業社製)10mLを配合し、封管中、100℃で12時間加熱した。つづいて、フェノール樹脂担体をピンセットで取り出した後、洗浄し乾燥することによって、パラジウム粒子が担持されたフェノール樹脂担持触媒を得た。フェノール樹脂担持触媒中におけるパラジウム触媒の担持量は1mmol%であった。パラジウム触媒の担持量は、市販の原子吸光分光光度計を用いて測定した。
(Preparation of resin-supported catalyst)
10 mg of palladium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1 g of the above-mentioned phenol resin carrier as a carrier, 0.3 mL of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 10 mL of acetonitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) In a sealed tube, it was heated at 100 ° C. for 12 hours. Subsequently, the phenol resin carrier was taken out with tweezers, washed and dried to obtain a phenol resin-supported catalyst on which palladium particles were supported. The amount of palladium catalyst supported in the phenol resin supported catalyst was 1 mmol%. The amount of palladium catalyst supported was measured using a commercially available atomic absorption spectrophotometer.
(実施例2)
酢酸パラジウム(和光純薬工業社製)1mgと、実施例1と同様に作製したフェノール樹脂担体1gと、トリエチルアミン(和光純薬工業社製)0.3mLと、アセトニトリル(和光純薬工業社製)10mLを配合し、封管中、100℃で12時間加熱した。つづいて、フェノール樹脂担体をピンセットで取り出した後、洗浄し乾燥することによって、パラジウム粒子が担持されたフェノール樹脂担持触媒を得た。フェノール樹脂担持触媒中におけるパラジウム触媒の担持量は0.1mmol%であった。
(Example 2)
1 mg of palladium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 1 g of a phenol resin carrier prepared in the same manner as in Example 1, 0.3 mL of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), and acetonitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 10 mL was blended and heated in a sealed tube at 100 ° C. for 12 hours. Subsequently, the phenol resin carrier was taken out with tweezers, washed and dried to obtain a phenol resin-supported catalyst on which palladium particles were supported. The amount of palladium catalyst supported in the phenol resin supported catalyst was 0.1 mmol%.
(比較例1)
酢酸パラジウム(和光純薬工業社製)1mgと、シート状のポリプロピレン不織布(日本バイリーン社製、)1gと、トリエチルアミン(和光純薬工業社製)0.3mLと、アセトニトリル(和光純薬工業社製)10mLを配合し、封管中、100℃で12時間加熱した。つづいて、ポリプロピレン不織布をピンセットで取り出した後、洗浄し乾燥することによって、パラジウム粒子が担持されたポリプロピレン担持触媒を得た。ポリプロピレン担持触媒中におけるパラジウム触媒の担持量は0.1mmol%であった。
(Comparative Example 1)
1 mg of palladium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1 g of a sheet-like polypropylene nonwoven fabric (manufactured by Nippon Vilene Co., Ltd.), 0.3 mL of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and acetonitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) 10 mL was mixed and heated in a sealed tube at 100 ° C. for 12 hours. Subsequently, the polypropylene non-woven fabric was taken out with tweezers, washed and dried to obtain a polypropylene-supported catalyst on which palladium particles were supported. The amount of palladium catalyst supported in the polypropylene supported catalyst was 0.1 mmol%.
(比較例2)
(フェノール樹脂の硬化物の作製)
液状フェノール樹脂(住友ベークライト社製、スミライトレジンPR−50087)とメタノールを重量比1対1で混合したフェノール樹脂溶液に、ろ紙(アドバンテック東洋社製、No.424)を室温で1分間浸し、常温で30分間自然乾燥した。乾燥後、90℃で30分間加熱し、更に150℃で30分間加熱してフェノール樹脂を30重量%含む多孔質シート状のフェノール樹脂担体を得た。
(Comparative Example 2)
(Production of cured phenol resin)
A filter paper (No. 424, manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd.) is soaked at room temperature for 1 minute in a phenol resin solution in which liquid phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite, Sumilite Resin PR-50087) and methanol are mixed at a weight ratio of 1: 1. Air-dried at room temperature for 30 minutes. After drying, it was heated at 90 ° C. for 30 minutes, and further heated at 150 ° C. for 30 minutes to obtain a porous sheet-like phenol resin carrier containing 30% by weight of phenol resin.
(樹脂担持触媒の調製)
酢酸パラジウム(和光純薬工業社製)10mgと、担体である上記フェノール樹脂担体1gと、トリエチルアミン(和光純薬工業社製)0.3mLと、アセトニトリル(和光純薬工業社製)10mLを配合し、封管中、100℃で12時間加熱した。つづいて、フェノール樹脂担体をピンセットで取り出した後、洗浄し乾燥することによって、パラジウム粒子が担持されたフェノール樹脂担持触媒を得た。フェノール樹脂担持触媒中におけるパラジウム触媒の担持量は1mmol%であった。パラジウム触媒の担持量は、市販の原子吸光分光光度計を用いて測定した。
(Preparation of resin-supported catalyst)
10 mg of palladium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1 g of the above-mentioned phenol resin carrier as a carrier, 0.3 mL of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 10 mL of acetonitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) In a sealed tube, it was heated at 100 ° C. for 12 hours. Subsequently, the phenol resin carrier was taken out with tweezers, washed and dried to obtain a phenol resin-supported catalyst on which palladium particles were supported. The amount of palladium catalyst supported in the phenol resin supported catalyst was 1 mmol%. The amount of palladium catalyst supported was measured using a commercially available atomic absorption spectrophotometer.
(比較例3)
酢酸パラジウム(和光純薬工業社製)1mgと、比較例2と同様に作製したフェノール樹脂担体1gと、トリエチルアミン(和光純薬工業社製)0.3mLと、アセトニトリル(和光純薬工業社製)10mLを配合し、封管中、100℃で12時間加熱した。つづいて、フェノール樹脂担体をピンセットで取り出した後、洗浄し乾燥することによって、パラジウム粒子が担持されたフェノール樹脂担持触媒を得た。フェノール樹脂担持触媒中におけるパラジウム触媒の担持量は0.1mmol%であった。
(Comparative Example 3)
1 mg of palladium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1 g of a phenol resin carrier prepared in the same manner as in Comparative Example 2, 0.3 mL of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and acetonitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 10 mL was blended and heated in a sealed tube at 100 ° C. for 12 hours. Subsequently, the phenol resin carrier was taken out with tweezers, washed and dried to obtain a phenol resin-supported catalyst on which palladium particles were supported. The amount of palladium catalyst supported in the phenol resin supported catalyst was 0.1 mmol%.
(比較例4)
市販のパラジウム‐活性炭(和光純薬工業社製、パラジウム‐活性炭素)を比較例4とした。このパラジウム‐活性炭のパラジウム触媒の担持量は5重量%であった。
(Comparative Example 4)
A commercially available palladium-activated carbon (produced by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., palladium-activated carbon) was used as Comparative Example 4. The amount of palladium catalyst supported on this palladium-activated carbon was 5% by weight.
(評価試験)
担持触媒の触媒活性は、ヨードベンゼンと、アクリル酸メチルとのヘック反応で得られるトランス−桂皮酸メチルの反応収率により評価した。
ヨードベンゼン230μL(2.0mmol)、アクリル酸メチル230μL(2.5mmol)、トリエチルアミン350μL(2.5mmol)をアセトニトリル(20mL)に溶解した。得られた溶液に担持触媒を500mg加えた。混合物をオイルバスを用いて加熱し、120℃で12時間攪拌した。反応終了後、担持触媒をピンセットによって取り出すか、あるいは濾別することによって回収した。
(Evaluation test)
The catalytic activity of the supported catalyst was evaluated by the reaction yield of trans-methyl cinnamate obtained by Heck reaction between iodobenzene and methyl acrylate.
230 μL (2.0 mmol) of iodobenzene, 230 μL (2.5 mmol) of methyl acrylate, and 350 μL (2.5 mmol) of triethylamine were dissolved in acetonitrile (20 mL). 500 mg of the supported catalyst was added to the obtained solution. The mixture was heated using an oil bath and stirred at 120 ° C. for 12 hours. After completion of the reaction, the supported catalyst was removed by tweezers or collected by filtration.
濾過して得られた反応液を減圧濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=5:1)で精製し、トランス−桂皮酸メチルを得た。なお、必要に応じて、トランス−桂皮酸メチルを取り出すことなく、反応液を一定量採取し、液体クロマトグラフィーを用いて分析した。以下、とくに断らない限り、反応収率は、反応前後のクロマトグラムの面積比から算出した。ここで、反応収率は、(C0−Cf)/C0×100(%)で定義され、C0は反応前のヨードベンゼンのモル数、Cfは反応後のヨードベンゼンのモル数である。 The reaction solution obtained by filtration was concentrated under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (n-hexane: ethyl acetate = 5: 1) to obtain trans-methyl cinnamate. If necessary, a certain amount of the reaction solution was collected without taking out trans-methyl cinnamate and analyzed using liquid chromatography. Hereinafter, unless otherwise specified, the reaction yield was calculated from the area ratio of the chromatogram before and after the reaction. Here, the reaction yield is defined by (C 0 -C f ) / C 0 × 100 (%), where C 0 is the number of moles of iodobenzene before the reaction, and C f is the number of moles of iodobenzene after the reaction. It is.
(繰り返し試験)
反応終了後、反応液から担持触媒を回収し、洗浄した。その後、回収した担持触媒を用いて上記のヘック反応をおこなった。これらのヘック反応の一連の操作を、トランス−桂皮酸メチルの反応収率が80%を下回るまで繰り返した。その結果を下記表1に示す。なお、比較例4の担持触媒は、従来使用されている担持触媒を用いている。
(Repeated test)
After completion of the reaction, the supported catalyst was recovered from the reaction solution and washed. Thereafter, the Heck reaction was performed using the recovered supported catalyst. A series of these Heck reactions was repeated until the reaction yield of trans-methyl cinnamate was below 80%. The results are shown in Table 1 below. The supported catalyst of Comparative Example 4 is a conventionally used supported catalyst.
実施例のフェノール樹脂担持触媒は、比較例と比べ、高い反応収率を有していた。この結果は、実施例に記載の基材担持触媒を用いた場合、従来の担持触媒や極性基を有した基材を用いた基材担持触媒よりも優れた触媒活性を実現できることを示している。なお、触媒の繰り返し使用という観点においても、実施例の基材担持触媒は、従来の触媒や極性基を有した基材を用いた基材担持触媒よりも高い活性を長期間保持している。すなわち、実施例に記載の基材担持触媒を用いれば、触媒を交換することなく、優れた触媒活性を長期間持続することができる。
The phenol resin supported catalyst of the Example had a high reaction yield compared with the comparative example. This result shows that, when the substrate-supported catalyst described in the examples is used, a catalytic activity superior to that of the conventional supported catalyst or the substrate-supported catalyst using a substrate having a polar group can be realized. . From the viewpoint of repeated use of the catalyst, the substrate-supported catalyst of the examples retains a higher activity for a long period of time than a conventional catalyst or a substrate-supported catalyst using a substrate having a polar group. That is, when the substrate-supported catalyst described in the examples is used, excellent catalytic activity can be maintained for a long time without exchanging the catalyst.
Claims (13)
前記非極性基材の表面に形成された熱硬化性樹脂の硬化体と、
前記硬化体の表面に担持された触媒活性を有する微粒子と、
を含み、
前記熱硬化性樹脂がフェノール性水酸基を有する基材担持触媒であって、
前記非極性基材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブチルゴムから成る群から選択される1種以上を含む基材担持触媒。 A non-polar substrate;
A cured body of a thermosetting resin formed on the surface of the nonpolar substrate;
Fine particles having catalytic activity carried on the surface of the cured body;
Including
The thermosetting resin is a substrate-supported catalyst having a phenolic hydroxyl group ,
The nonpolar substrate is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polybutene, polybutadiene, polystyrene, polyisobutylene, polytetrafluoroethylene and other fluororesin, natural rubber, styrene butadiene rubber and butyl rubber A substrate-supported catalyst comprising the above .
前記非極性基材の表面に熱硬化性樹脂の硬化体を形成するとともに、前記硬化体の表面に触媒活性を有する微粒子を担持する工程と、
を含み、
前記熱硬化性樹脂がフェノール性水酸基を有する硬化体である基材担持触媒の製造方法であって、
前記非極性基材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブチルゴムから成る群から選択される1種以上を含む基材担持触媒の製造方法。 Preparing a non-polar substrate;
Forming a cured body of a thermosetting resin on the surface of the nonpolar base material, and supporting fine particles having catalytic activity on the surface of the cured body;
Including
The method for producing a substrate-supported catalyst, wherein the thermosetting resin is a cured product having a phenolic hydroxyl group ,
The nonpolar substrate is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polybutene, polybutadiene, polystyrene, polyisobutylene, polytetrafluoroethylene and other fluororesin, natural rubber, styrene butadiene rubber and butyl rubber The manufacturing method of the base-material supported catalyst containing the above .
前記熱硬化性樹脂の硬化体の表面に対して、前記微粒子を静電塗装または浸漬して担持させている請求項10乃至12のいずれか一項に記載の基材担持触媒の製造方法。 In the step of supporting the fine particles,
The method for producing a substrate-supported catalyst according to any one of claims 10 to 12 , wherein the fine particles are supported by being electrostatically coated or immersed on the surface of a cured body of the thermosetting resin.
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