二酸化炭素水素化反応によるメタノール合成反応機構解明およびそれに立脚した触媒開発
| Project/Area Number |
15J10157
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Catalyst/Resource chemical process
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| Research Institution | Seikei University |
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Principal Investigator |
多田 昌平 成蹊大学, 理工学部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | メタノール / 銅 / ジルコニア / 非晶質 / 二酸化炭素 / 水素化 / メタノール合成 / 二酸化炭素水素化 / 反応機構 / 不均一触媒 / 水素化反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、COの介在しないメタノール合成反応の構築を目指し、あらためて触媒組成を見直した。昨年までの検討では、Cu/ZrO2触媒がCO2からのメタノール合成反応に適する触媒であることを明らかにしてきた。商用Cu/ZnO/Al2O3触媒に対するCu/ZrO2触媒の主な利点は、メタノール選択率が高いことにある。また、「分光学・計算化学・反応工学」の3つの観点からCu/ZrO2触媒の反応機構を検討しており、Cu-ZrO2界面で本反応が進行することを明らかとした。速度論的解析により、本反応が「CO2→メタノール→CO」という逐次反応になると示唆される。中間生成物であるメタノールの収率を上げるためには、後段の反応（メタノール分解反応）を抑制することが望まれる。本年度の研究により、a-ZrO2を担体に用いることで、CO2からのメタノール合成反応に特異な活性点が創出されたことを示唆している。
Cu/ZrO2触媒上で進行するCO2からのメタノール合成反応を以下のように考えた。(i) CO2はCu-ZrO2界面でメタノールに転換される。(ii)メタノールがZrO2に強く吸着する場合、メタノールはCOへ分解される。(iii) メタノールがZrO2に弱く吸着する場合、メタノールは分解される前に脱離する。(iv) 金属Cu表面でCO2がCOへ転換される。
Cu/a-ZrO2触媒が特異な活性を示す要因の一つに、触媒上のCu種が微粒子であったことが考えられる。このことが、Cu-ZrO2界面を多く形成することにつながるためである。更に、a-ZrO2担体を用いることで、メタノールが担体に弱く吸着することも原因と考えられる。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(39 results)
