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Development of graphite intercalated molybdenum sulfide nanosheets and their ultra-deep desulfurization reaction

Research Project

Project/Area Number 21K18839
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 27:Chemical engineering and related fields
Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

SHIRAI MASAYUKI  岩手大学, 理工学部, 教授 (70250850)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 七尾 英孝  岩手大学, 理工学部, 准教授 (50312509)
久保田 岳志  島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 准教授 (90304253)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords黒鉛層間化合物 / 水素化脱硫 / 水素化脱硫反応 / 硫化モリブデン触媒 / 硫化モリブデン / 水素化脱硫触媒
Outline of Research at the Start

石油精製は、環境改善、枯渇資源の有効利用のために重要で脱硫能の高い触媒開発が鍵となる。石油精製プロセスでは硫化モリブデン系触媒が用いられているが作用時に水素化脱硫反応と共に水素化反応も進行する。本研究では硫化モリブデンを黒鉛層間に形成することで水素化活性点を完全に被覆し、脱硫活性点のみを有する黒鉛層間硫化モリブデン触媒を調製する。微粒子化と水素化活性点の被覆により、水素化脱硫反応/水素化反応比を従来よりも飛躍的に向上させる触媒開発に挑戦する。

Outline of Final Research Achievements

Molybdenum sulfide nanosheets were prepared between graphite layers (MoS2-GIC) by heat-treating a mixture of graphite and molybdenum chloride, followed by sulfurization. Transmission electron microscopy images revealed that MoS2-GIC has a few atomic layers of molybdenum sulfide nanosheets with a width of more than 100 nm, with their basic planes parallel to the graphite layers. MoS2-GIC showed a higher rate constant ratio of naphthalene hydrogenation reaction and dibenzothiophene desulfurization reaction, and a higher HDS activity per molybdenum edge atom than a graphite-supported molybdenum sulfide catalyst, which was prepared by an impregnation method and sulfidation treatment.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

石油精製プロセスでは担持硫化モリブデン触媒を用い、原油に含まれるチオフェン類の含硫黄芳香族化合物を水素ガスと反応させ、硫化水素として取り除いている。チオフェン類の水素化脱硫反応中にナフタレン類の有用芳香族化合物の水素化反応も進行してしまう問題がある。硫化モリブデン粒子は層状構造を有するが、水素化脱硫反応は硫化モリブデン粒子の端面で、水素化反応は硫化モリブデン粒子の基本面で進行することが知られている。本研究で開発した、端面をより多く露出し、基本面を露出しない黒鉛層間硫化モリブデン触媒の構造とチオフェン脱硫能に関する知見は、石油精製プロセスで用いられる超深度脱硫触媒開発に大きく貢献するものである。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2024 2023 2022

All Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Presentation] 黒鉛層間に形成した硫化モリブデンの構造とジベンゾチオフェン脱硫活性2024

    • Author(s)
      算用子晃哉, Etty Nurlia Kusumawati, 七尾英孝, 濱本高輝, 久保田岳志, 白井誠之
    • Organizer
      第133回触媒討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 黒鉛層間硫化物モリブデンの調製と構造2023

    • Author(s)
      工藤さくら, 算用子晃哉, Etty Nurlia Kusumawati, 七尾英孝, 久保田岳志, 白井誠之
    • Organizer
      第53回石油・石油化学討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] グラファイト担体を用いた金属硫化物触媒の触媒特性2023

    • Author(s)
      濱本高輝, 久保田岳志, 小俣光司, 工藤さくら, 白井誠之
    • Organizer
      2023年日本化学会中国四国支部大会山口大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 黒鉛層間二次元微粒子の調製,構造,触媒作用2022

    • Author(s)
      白井誠之
    • Organizer
      石油学会中国・四国支部 第40回支部講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited

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Published: 2021-07-13   Modified: 2025-01-30  

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