| Project/Area Number |
07242233
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
秋鹿 研一 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (20016736)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山形 信嗣 茨城工業高等専門学校, 工業化学科, 助教授 (00042490)
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| Project Period (FY) |
1995 – 1996
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 1995)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 1995: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
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| Keywords | メタン酸化カップリング反応 / 反応速度解析 / メチルラジカル / 不均一・均一反応 / 高温反応 / 特殊酸素生成 / 同位体変換反応 / エチレン製造 |
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| Research Abstract |
本研究ではメタンの酸化カップリング(OCM)反応を例にして、その触媒設計に反応分子ダイナミック解析がいかに必要であるかを示すと共にそのための基礎データを得ることをことを目的とした。OCM反応の反応機構を次のように仮定するとa)-c)の特徴がある。
a)2種類(以上)の反応酸素を仮定する。(1)での(O)はメタンの水素を引き抜くことができる反応性の高い特殊な酸素であるのに対し(3)でのOはメチルラジカルと反応できるいかなる酸素でもよい。
b)(1)から(3)が表面反応であるのに対し((3)の1部は気相の可能性もある)、
(4)は気相反応であるとする.
c)中間体(O)と.CH3の濃度を不変とする定常状態法でこの反応速度式を解くことができる。上記仮定に基づいてエタン生成速度(R2)とCO2生成速度(R1)の比については次のようになる。
R2/R1=0.25((1+8K_1K_2K_4P_<O2>P_<CH4>/K_3^2P_<O2>^X(K_1P_<O2>+K_2P_<CH4>))^0.^5-1)
このようなxを含む半径験的な速度式でも実測データから解析することができ、以下のような触媒設計の指針を得た。
d)不均一・均一反応であれば比表面積の小さく空隙率の大きな触媒ほど大きな選択性(R2/R1)を与える。
e)活性点濃度(O)が適当な値の時最大の選択性(R2/R1)を与える。
700-800Cの高温で働く触媒は高温であるが故の特殊な機能が生じる可能性がある。MgO系触媒についていえば600C以上で固溶したH20からH2を生じ(格子欠陥+過酸化物)の状態になることが分かった。この状態について伝導度測定、同位体交換速度測定、H20(D20)効果測定等の実験を行った。得られたデータは上の仮定と対応することが分かった。
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