| Project/Area Number |
21H01700
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27020:Chemical reaction and process system engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
Tago Teruoki 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (20304743)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 健太郎 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (70965003)
藤墳 大裕 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90757105)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
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| Keywords | メタンドライ改質 / エタノール水蒸気改質 / 合成ガス / ニッケル触媒 / シリカライト / ゼオライト / 内包構造 / Ni触媒 / ゼオライト内包Ni触媒 / MFIゼオライト / Silicalite-1 / ゼオライト内包金属触媒 / 炭素析出抑制 / ゼオライト内包Ni微粒子触媒 / Niフィロシリケート / シンタリング抑制 / Betaゼオライト / 金属微粒子内包 / メタン改質 / 二酸化炭素 / 金属微粒子触媒 / 多孔質触媒 |
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| Outline of Research at the Start |
卑金属系触媒による炭化水素改質反応では，活性金属種のナノ粒子化，および高温反応条件下でのナノ粒子状態の維持が，触媒活性劣化の抑制に対する最重要課題である．本研究では超微粒子状態の卑金属を，耐水熱安定性を有する多孔質担体に固定化した触媒を開発する．メタンのドライリフォーミングに対し，800℃以上の高温度反応条件における優れた熱的安定性と650℃以下の低温度反応条件における炭素析出抑制を実証する．そして，同触媒をバイオマス由来炭化水素の改質反応に展開するとともに，さらなる活性向上を目指し，活性金属種の合金化を検討する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, Ni@S-1 catalysts were developed with Ni particles encapsulated in Silicalite-1 and used for the reforming of methane with carbon dioxide (DRM reaction). The Ni@S-1 catalyst showed excellent thermal stability and suppressed carbon deposition, demonstrating that Ni particles with a particle size of less than 5 nm are essential for suppressing carbon deposition.
The Ni@S-1 catalyst was used in the steam reforming of ethanol (ESR reaction) as a model reaction for biomass reforming, showing superior ESR activity compared to impregnated Ni/S-1 catalyst and excellent hydrothermal stability at 850°C.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ニッケル(Ni)を主成分とする炭化水素改質反応では，活性金属種のナノ粒子化，および高温反応条件下でのナノ粒子状態の維持が，触媒活性劣化の抑制に対する最重要課題である．
本研究では超微粒子状態のNiを，シリカ系多孔質材料であるMFIゼオライト（Silicalite-1）に内包状態で固定化した触媒（Ni@S-1触媒）を開発した．改質反応において繊維状炭素の析出抑制のためには，5nnm以下のNi粒子が不可欠であることが明らかとなった．同触媒は，メタンの二酸化炭素改質反応とエタノールの水蒸気改質反応において，優れた耐シンタリング耐性と耐水熱安定性を示す，汎用性の高い触媒であることを実証した．
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