Research Abstract |
1,n-ブタンの酸化的改質反応を常温で駆動することが出来,且つ優れた活性,耐久性を有することが明らかとなっているRh/CeO_2を用いて,反応駆動メカニズムの解明に取り組んだ.生成ガスをオンライン接続した質量分析計によって連続的に分析出来るようにし,反応駆動時の生成物の生成速度を調べた.還元処理後の触媒に常温でn-ブタンとO_2を含む反応ガスを供給したところ,反応の駆動開始直後は主生成物としてCO_2,COの生成が見られ,燃焼反応が進行していることが示唆された.同時に触媒層の温度変化を測定したところ,触媒層温度は極短時間で高温まで上昇していることが明らかとなった.以上の実験結果から.本反応システムにおいては,(1)還元状態の触媒の酸化と発熱,(2)触媒層温度の上昇,(3)燃焼反応の開始,(4)燃焼熱による触媒層温度の更なる上昇,(5)改質反応の開始,という複数のステップから成り,しかもそれぞれが極短時間で達成されていることを明らかにした. 2,低温での処理によって還元され,且つ常温で酸化,発熱する酸化物の開発を実施した.まず,還元に注目してベースとなる金属酸化物を探索したところ,CeO_2,などの螢石型構造を持つ希土類酸化物が比較的低い温度で還元されることを見出した.そこでこれらの酸化物へ種々の金属酸化物を複合化させることを検討したところ,Ce_xZr_<1-x>O_2が非常に優れた還元性を示し,且つ常温でも充分な量のO_2を吸収し発熱することを見出した.また,これを担体とした担持Rh触媒を調製し,n-ブタンの酸化的改質反応の常温駆動に用いたところ,必要な還元処理温度が大幅に低下し,273Kという低温で還元処理しても反応を駆動することが可能になることを見出した.また,このRh/Ce_xZr_<1-x>O_2を用いることで,再度の還元処理を行わなくとも反応を複数回繰り返して駆動できるようになった.
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