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β-二酸化マンガンを用いた酸化物の製造方法 NEW

国内特許コード P210017952
整理番号 (S2018-0781-N0)
掲載日 2021年11月1日
出願番号 特願2020-541208
出願日 令和元年9月2日(2019.9.2)
国際出願番号 JP2019034432
国際公開番号 WO2020050215
国際出願日 令和元年9月2日(2019.9.2)
国際公開日 令和2年3月12日(2020.3.12)
優先権データ
  • 特願2018-167523 (2018.9.7) JP
発明者
  • 原 亨和
  • 鎌田 慶吾
  • 林 愛理
  • 山口 ゆい
出願人
  • 国立大学法人東京工業大学
発明の名称 β-二酸化マンガンを用いた酸化物の製造方法 NEW
発明の概要 効率的な酸化物の製造を目的として、原料化合物を酸素の存在下で酸化し、酸化物を製造する方法であって、結晶構造がβ型である二酸化マンガンの存在下で、原料化合物を酸化することを特徴とする酸化物の製造方法を提供する。
従来技術、競合技術の概要

リグノセルロースやトリグリセリドなどの再生可能なバイオマスは、原油、石炭、天然ガスなどの再生不可能な化石資源の代替物として大きな注目を集めている。このようなバイオマスから、バイオ燃料、汎用化学製品、バイオプラスチックなどの様々な高付加価値製品を製造することができる。ポリエチレンテレフタレート(PET)の類似体であるポリエチレンフラノエート(PEF)は、ガスバリア性、高い熱安定性、低温成形性などの優れた特性を有するリサイクル可能なバイオマス由来のポリマーである。PEFは、ボトル、食品包装、電子材料など幅広い製品に適用することが可能であり、その市場は近い将来大きく成長することが見込まれている。

PEF製造のための最も重要な材料は、バイオマス由来の化学物質である2,5-フランジカルボン酸(FDCA)である。FDCAは、触媒存在下で、5-ヒドロキシメチルフルフラール(HMF)を酸化することによって得られる。この際、使用される触媒については、以前から数多く報告されており、例えば、酢酸コバルト(特許文献1)、酢酸マンガン(特許文献1)、ルテニウム、コバルト及びセリウムを主成分とする触媒(特許文献2)などが報告されている。また、最近、本発明者は、活性化二酸化マンガンを触媒としてHMFからFDCAを効率的に製造する方法を報告しており(非特許文献1)、二酸化マンガンはFDCA製造における高活性な触媒として注目されている。

二酸化マンガンは、複数の結晶構造をとることができ、α型(α-MnO2)、β型(β-MnO2)、γ型(γ-MnO2)、δ型(δ-MnO2)、ε型(ε-MnO2)、λ型(λ-MnO2)などの結晶構造が知られている。これらのうち、β-MnO2の製造方法としては、硝酸マンガンをオートクレーブ中で加熱分解する方法(非特許文献2)、マンガンイオンを含む水溶液を亜臨界状態又は超臨界状態として、二酸化マンガンを析出させる方法(特許文献3)、α型の二酸化マンガンをアセトン溶液に浸漬した後、加熱する方法(特許文献4)などが報告されている。

産業上の利用分野

本発明は、結晶構造がβ型である二酸化マンガンを用いた酸化物の製造方法、結晶構造がβ型である二酸化マンガンを含む酸化反応用触媒、及び高表面積二酸化マンガンの製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
原料化合物を酸素の存在下で酸化し、酸化物を製造する方法であって、結晶構造がβ型である二酸化マンガンの存在下で、原料化合物を酸化することを特徴とする酸化物の製造方法。

【請求項2】
原料化合物の酸化を液相で行うことを特徴とする請求項1に記載の酸化物の製造方法。

【請求項3】
二酸化マンガンの比表面積が、50m2g-1以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の酸化物の製造方法。

【請求項4】
二酸化マンガンが、以下の工程を含む方法によって製造される二酸化マンガンであることを特徴とする請求項3に記載の酸化物の製造方法、
(1)過マンガン酸ナトリウムとマンガンイオン(II)の強酸塩を水中で混合し、撹拌する工程、
(2)工程(1)の後、沈殿を回収する工程、
(3)工程(2)で回収した沈殿を焼成する工程。

【請求項5】
二酸化マンガンが、以下の工程を含む方法によって製造される二酸化マンガンであることを特徴とする請求項3に記載の酸化物の製造方法、
(1)過マンガン酸ナトリウムとマンガンイオン(II)の弱酸塩を水中で混合した後、強酸を加え、その後、撹拌する工程、
(2)工程(1)の後、沈殿を回収する工程、
(3)工程(2)で回収した沈殿を焼成する工程。

【請求項6】
原料化合物が、有機物であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の酸化物の製造方法。

【請求項7】
原料化合物が5-ヒドロキシメチルフルフラールであり、酸化物が2,5-フランジカルボン酸であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の酸化物の製造方法。

【請求項8】
結晶構造がβ型である二酸化マンガンを含むことを特徴とする酸化反応用触媒。

【請求項9】
二酸化マンガンの比表面積が、50m2g-1以上であることを特徴とする請求項8に記載の酸化反応用触媒。

【請求項10】
二酸化マンガンが、以下の工程を含む方法によって製造される二酸化マンガンであることを特徴とする請求項9に記載の酸化反応用触媒、
(1)過マンガン酸ナトリウムとマンガンイオン(II)の強酸塩を水中で混合し、撹拌する工程、
(2)工程(1)の後、沈殿を回収する工程、
(3)工程(2)で回収した沈殿を焼成する工程。

【請求項11】
二酸化マンガンが、以下の工程を含む方法によって製造される二酸化マンガンであることを特徴とする請求項9に記載の酸化反応用触媒、
(1)過マンガン酸ナトリウムとマンガンイオン(II)の弱酸塩を水中で混合した後、強酸を加え、その後、撹拌する工程、
(2)工程(1)の後、沈殿を回収する工程、
(3)工程(2)で回収した沈殿を焼成する工程。

【請求項12】
以下の工程を含むことを特徴とする二酸化マンガンの製造方法、
(1)過マンガン酸ナトリウムとマンガンイオン(II)の強酸塩を水中で混合し、撹拌する工程、
(2)工程(1)の後、沈殿を回収する工程、
(3)工程(2)で回収した沈殿を焼成する工程。

【請求項13】
以下の工程を含むことを特徴とする二酸化マンガンの製造方法、
(1)過マンガン酸ナトリウムとマンガンイオン(II)の弱酸塩を水中で混合した後、強酸を加え、その後、撹拌する工程、
(2)工程(1)の後、沈殿を回収する工程、
(3)工程(2)で回収した沈殿を焼成する工程。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2020541208thum.jpg
出願権利状態 公開
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