| Project/Area Number |
20K05221
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27030:Catalyst and resource chemical process-related
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
SUGIYAMA Shigeru 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (70175404)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 雅裕 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (80274257)
霜田 直宏 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (50712238)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | アルカン / アルケン / 脱水素 / 炭素析出 / 酸化ニッケル触媒 / アルミナ担体 / 触媒劣化耐性 / 繊維状炭素 / カーボンナノチューブ / イソブタン / イソブテン / コーキング / 接触脱水素 / 活性増大 |
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| Outline of Research at the Start |
NiO/γ-Al2O3を触媒として、二酸化炭素共存下、イソブタンの脱水素によるイソブテンの合成を行ったところ、コーキングが確認されたにもかかわらず、活性が通塔時間に伴い著しく向上するという、触媒科学の分野では非常識であるが、克服を期待されていた現象が現れた。この現象を解明するために、①NiO/γ-Al2O3の特異な活性改善挙動の詳細な検証、②コーキングの性状の検討、③二酸化炭素の影響、④触媒活性種のシンタリングおよび還元状況、⑤他の接触反応系への展開を通じて明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
Generally, when a solid catalyst is used to dehydrogenation of alkanes to the corresponding alkenes, the active sites of the catalyst are covered with carbon deposition with time-on-stream, resulting in a drastic decrease in catalytic activity. However, in the present study, it was confirmed that the dehydrogenation of ethane, propane and isobutane to ethylene, propylene, and isobutene, respectively, using a loading of 15-20% of nickel oxide catalyst supported on alumina showed a dramatic improvement in the yield of those alkenes with time-on-stream. It was confirmed that metallic nickel as an active species was highly dispersed on fibrous carbon deposition formed on the catalyst as carbon deposition, resulting in a dramatic improvement of the activity.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
主として燃料として用いるアルカンをアルケンにできると、様々な原料となるため、特に固体触媒を用いて製造されている。欠点として、反応を継続すると触媒が炭素析出によって覆われ、活性が長続きしないことがあげられる。本研究では、アルミナに担持した酸化ニッケル触媒を用いると、炭素析出が繊維状となり、その表面に活性種である金属ニッケルが高分散状態で形成され、反応とともに活性が劇的に改善することを明らかにした。
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