層状化合物を前駆体とする貴金属微粒子高分散担持複合酸化物触媒によるメタンの改質

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450305
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 竹平 勝臣 広島大学, 工学部, 教授 (70294535)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浜川 聡 物質工学工業技術研究所, 機能表面化学部, 研究員 ; 早川 孝 物質工学工業技術研究所, 機能表面化学部, 主任研究官 ; 宍戸 哲也 広島大学, 工学部, 助手 (80294536)
• Keywords: ハイドロタルサイト / 固相晶折法 / メタンのCO_2改質 / 合成ガス / ガス空間速度 / 金属微粒子

Research Abstract

結晶性層状化合物であるハイドロタルサイト(Mg_3Al(OH)_8CO_3^<2->nH_2O)の構造の一部をRh,Ru,Pd,Niで置換し触媒前駆体を調製した。これを高温(850℃)で焼成することにより金属担持触媒を得た(固相晶析法)。固相晶析法で調製した金属担持触媒を用いてメタンのCO_2改質反応を行ったところRh,Ru担持触媒が合成ガス生成に対して高い活性を示し、反応中に炭素析出がほとんど起こらないことが分かった。Pd担持触媒は、反応初期には高い活性を示したが反応時間の経過とともに活性は低下した。反応後の触媒には、多量の炭素が析出しており、これが活性低下の原因であると考えられる。また、Ni担持触媒は、低担持量では活性を示さないが、担持量を増加させるとRh,Ru担持触媒と同等の合成ガス生成活性を示すことを明らかにした。また担持量によっては、反応初期に誘導期が観測され、これは触媒上のNi種の還元状態に依存していることが明らかとなった。反応後にNi金属種が存在していることから、担持された金属種は、反応雰囲気下で金属状態まで還元され、その後合成ガス生成活性を示すようになったと考えられる。
Ni担持触媒について金属担持触媒の一般的な調製法である浸漬担持法により調製した触媒と反応活性の比較検討を行った。ガス空間速度が低い反応条件(34000ml/hg-cat程度)では、浸漬担持法で調製した触媒は、固相晶析法で調製した触媒とほぼ同等の活性を示すが、ガス空間速度の上昇に伴い、浸漬担持法で調製した触媒の活性は急激に低下した。一方、固相晶析法で調製した触媒は、高いガス空間速度の反応条件においても高い活性を維持した。従って、新規な方法である固相晶析法で調製した触媒は、浸漬担持法で調製した触媒よりも高活性であることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] 竹平勝臣ら他5名: "Sustainable Nicatalysts Prepared by SPC Method for CO_2 Reforming of CH_4" Stud.Surf.Sci.Catal.119. 783-788 (1998)
• [Publications] 竹平勝臣ら他9名: "Methanol Decomposition to Synthests Gas over Supported Pd Catalysts prepared from Synthetic Amionic Clays." Catal.Lett.(in press).