非定常操作下における触媒反応

• Project/Area Number: 07242232
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 相田 隆司 東京工業大学, 工学部, 助手 (00262262)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 隆一 東京工業大学, 工学部, 助手 (50092565) ; 新山 浩雄 東京工業大学, 工学部, 教授 (70016533)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 1995: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 周期的変動操作 / 触媒 / NO(一酸化窒素) / CO(一酸化炭素) / 自動車排ガス / シミュレーション

Research Abstract

触媒の基礎研究は,通常,時間によって実験条件(反応物濃度,温度,流量など)が変化しない定常条件下で行われる.本来,非定常条件下で使用される自動車排ガス触媒も基礎研究は定常条件下で行われることが多いが、非定常条件下での使用を考慮した触媒設計,操作指針について系統的な研究はない.本研究では,排ガス除去の単位反応であるNO-CO反応の周期的変動操作を例にとって,(1)周期変動活性の測定実験,(2)IRによる吸着種の観察,(3)実験結果のシミュレーション,を行い,非定常操作下での触媒設計指針を提案することを目的とし、以下のことが明らかになった。
(1)Rh/AI_2O_3では定常条件のときが最も活性が高く,変動操作時には周期の増大によりNO平均転化率が減少する傾向が見られた.一方,Pt/Al_2O_3は定常操作下よりも変動操作下での活性の方が高く,変動周期に対してNO平均転化率の極大値が見られた.この傾向(変動操作効果)はPt触媒上のCOの自己被毒が原因である。また、変動条件下では変動操作効果の高いPt/Al_2O_3を入口側に,変動操作結果を示さないRh/Al_2O_3を出口側に充填したとき(PT-RH充填)の方が,その逆よりも高成績を示した.
(2)IRの結果より,Pt/AIO_3で見られた変動操作効果はCOの自己被毒とイソシアネートの被毒作用の二つの現象がオーバーラップすることによることがわかった.
(3)Pt/Al_2O_3Rh/Al_2O_3としたときのシミュレーションの結果より,吸着脱離速度定数の違いによってPt/Al_2O_3,Rh/Al_2O_3の実験的特徴を再現できた.Pt/Al_2O_3では触媒活性物質の担体内分布の影響は定常条件ではほとんどないが,変動条件では大きくなり,特にegg-shell型がegg-yolk型の最大1.2倍活性を示した.触媒充填順序のシミュレーション結果でPT-RH充填の優位性が再現された.

Research Products

• [Publications] Takashi Aida et al.: "Dynamic Operation of NO-CO Reaction over Noble Metal Catalysts" Proceedings of the 1995 Regional Symposium on Chemical Engineering(Bangkok, 1995). 1-92-1-97 (1995)
• [Publications] T. Aida et al.: "Dynamic Operation of NO Reduction over Al2O3 and Noble Metal Catalysts" Abstracts of International Forum on Envirnmental Catalysts '95. 72-72 (1995)