1991 Fiscal Year Annual Research Report
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03650646
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
秋鹿 研一 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (20016736)
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| Keywords | 触媒 / アンモニア合成 / ルテニウム触媒 |
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| Research Abstract |
ルテニウム触媒によるアンモニア合成反応を系統的に研究してきた結果、鉄触媒との違いを次のように明らかにした。1)窒素の活性化に対し鉄表面は構造的要因が重要であるのに対し、ルテニウム表面では電子的要因が重要である。2)鉄表面では水素の競争吸着力が弱いのに対し、ルテニウム表面では強い。3)鉄触媒は鉄自身を主体とし、表面に促進剤を有するのに対し、ルテニウム触媒は担体上に高分散したクラスタ-粒子の状態で用いられる。4)ルテニウム表面の状態は担体・促進剤に大きく影響され、それが窒素活性化能、水素の競争吸着能にも影響する。
申請者らはルテニウム上での窒素活性化能自身(同位体平衡化反応速度)は鉄に較べ100倍以上も大きいがアンモニア合成能は鉄と大きく異ならないことを見出し、それは水素阻害によると結論した。一方、水素阻害も担体、促進剤により大きく変わり得ることが期待され、それを明らかにすることがルテニウムを工業触媒たらしめるための大きな飛躍へ結びつくと考えた。
次のような高活性ルテニウム触媒を見出して来た。
1)Raney RuーCsNO_3: CsNO_3が水素化分解された結果、Cs塩の一部が金属Csになっていると考えられ、g当りのアンモニア合成活性は世界中で報告された中で最も高い。H_2O.O_2により失活する。
2)RuーCs^+/MgO: Ruカルボニル錯体からRuクラスタ-をCsNO_3からCs塩(CsOHまたはCs_2O)を生成させたものであり、工業用鉄触媒より活性が高く、徴量のCO.H_2O.O_2による失活も少ない。第二世代触媒の基礎となり得るもの。
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[Publications] Kenーichi AIKA: "Oxidative Coupling of Methane over Various Metal Oxides Supported on Strontium:Carbonate Catalysts" J.Catal.127. 1-8 (1991)
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[Publications] Kenーichi AIKA: "Oxidative Coupling of Methane over SrCO_3 and SrO" J.Chem.Soc.,Faraday Trans.87(8). 1273-1277 (1991)
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[Publications] Tokihisa HIKITA: "Promoter Action of Alkali Nitrate in Raney Ru Catalyst for Activation of Dinitrogen" J.Phys.Chem.95(23). 9396-9402 (1991)
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[Publications] Syuzo MURATA: "Removal of Chlorine lon'from Ru/MgO Catalyst for Ammonia Synthesis" Appl.Catal.82. 1-12 (1992)
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[Publications] Jun KUBOTA: "Infrared Spectra of Adsorbed Dinitrogen on Ruthenium Metal Supported on Alumina and Magnesium Oxide" J.Chem.Soc..Chem.Commun.1544-1545 (1991)
