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固体酸触媒とは?

こたいさんしょくばい

固体触媒とは、固体の状態で酸性質を持つ触媒で、石油精製や化学品合成において液体酸の代替として広く用いられます。

固体触媒(こたいさんしょくばい、Solid Acid Catalyst)とは、固体でありながら酸性質(プロトンを供与する能力または電子対を受容する能力)を持つ触媒の総称です。石油化学・医薬品合成・食品化学など幅広い産業分野で利用されています。

触媒の酸性質には2種類あります。

  • ブレンステッド酸点:プロトン(H⁺)を供与できる活性点。反応物を水素イオンで活性化する
  • ルイス酸点:電子対を受容できる活性点。電子不足の金属サイトなどが該当する
固体酸触媒はこれら一方または両方の酸点を表面に持ちます。

代表的な固体酸触媒の種類としては以下が挙げられます。

  • ゼオライト:アルミノシリケートの多孔質鉱物。石油の流動接触分解(FCC)に欠かせない
  • シリカ・アルミナ:ゼオライトに次ぐ汎用的な固体酸触媒
  • 硫酸化ジルコニア:超強酸性を示す固体酸触媒
  • イオン交換樹脂(酸型):医薬品・食品分野での合成に利用

従来使われていた硫酸・塩酸などの液体酸触媒と比べて、固体酸触媒は装置腐食が少なく、反応後に固液分離で容易に回収・再利用でき、廃液処理コストが低いなどの利点があります。グリーンケミストリーの観点からも環境負荷の低い触媒として注目されており、研究開発が活発に行われています。

使い方・例文

「ガソリンの製造工程では、原油を固体酸触媒(ゼオライト)で分解・改質して高品質な燃料に変換している」というように、石油化学・触媒化学の文脈で登場します。

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