触媒を利用した窒素プラズマの反応による含窒素化合物の合成

• Project/Area Number: 62550576
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 工業物理化学
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 三浦 弘 埼玉大学, 工学部, 助教授 (60092574)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉山 和夫 埼玉大学, 工学部, 助手 (80114213) ; 松田 常雄 埼玉大学, 工学部, 教授 (40008826) ; 三田村 孝 埼玉大学, 工学部, 教授 (50008827)
• Project Period (FY): 1987
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1987)
• Budget Amount: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 1987: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: 窒素プラズマ / 水素プラズマ / 励起窒素 / アンモニア / ヒドラジン / マグネシア

Research Abstract

1.解媒を用いたアンモニア合成反応. 窒素-水素混合プラズマによってアンモニアが生成することは古くから知られている. またプラズマに接する電極や器壁が触媒作用を有することも報告されている. 我々は, プラズマの下流(アフターグロー域)に触媒を置いても有効であることを見い出した. 酸化物触媒の中ではマグネシアが有効であり, さらに銅・白金・パラジウムなどの金属を添加することによって, 触媒活性が高められた.
2.二重管反応管によるアンモニア生成機構の検討. プラズマ域に接していない触媒が有効であることから, プラズマ中で生成した励起窒素が下流に移動して反応すると考えられる. これを証明するため, 窒素と水素を分離したまま一方のみをプラズマ化し, 下流で混合させる反応管を試作し, 反応を行った. 水素のみをプラズマ化した場合のアンモニア生成量は少なかったが, 窒素のみをプラズマ化でも混合プラズマの場合に近い速度でアンモニアが生成した. 従ってアンモニアの生成はプラズマの中だけでなく, 励起窒素分子が下流に移動してから水素と反応しても進行することがわかった.
3.ヒドラジンの生成. 混合プラズマを液体窒素冷却した場合, アンモニアのみならずヒドラジン(H2N-NH2)が生成することを見い出した. しかし, 窒素のみおよび水素のみのプラズマでは全く生成しなかった. 従ってヒドラジンは, 混合プラズマの中でのみ生成し, 外部から冷却することによって分解をまぬがれて安定にとり出せるものと思われる.
4.マグネシア触媒の調整. マグネシア触媒は水酸化マグネシアの加熱脱水によって作られる. ここで脱水過程を, 窒素プラズマまたはH2Oプラズマで試みたところ, 短時間に, 高表面積の触媒を作ることができた.

Research Products

• [Publications] 三浦弘,杉山和夫,大島正明,金川信二,松田常雄,三田村孝,野村興雄: 電気化学および工業物理化学.
• [Publications] 三浦弘,杉山和夫,青木秀元,松田常雄,三田村孝: 電気化学および工業物理化学.