往還型担持アルカリ金属塩ガス化触媒の設計とディーゼル排出パティキュレートの燃焼

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555281
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 持田 勲 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (20037758)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮崎 達郎 九州松下電器株式会社, 材料部品研究所, 技師 ; 光来 要三 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (50122693)
• Keywords: アルカリ塩 / ガス化 / ガス化触媒 / ペロブスカイト / 炭酸塩 / 塩化物 / 無機酸化物 / 炭酸カリウム

Research Abstract

炭素の燃焼あるいはガス化を促進する触媒は、ディーゼルエンジンから排出される炭素パティキュレートの燃焼除去および次世代流動床石炭ガス化プロセスを実現する基盤材料として開発が待望されている。これ迄、アルカリ金属炭酸塩は炭素の燃焼触媒として作用することはよく知られているが、燃焼中に系外に流出したり、炭素中の鉱物質と反応して失活する等のため実用化されていない。また、アルカリ金属塩の触媒機能はアニオンにより著しく影響を受け、安価な塩化物や硫酸塩の活性は著しく低い。他方、遷移金属や遷移金属酸化物も炭素のガス化触媒として作用することが知られているが、炭素上に高分散に担持されている時のみ高活性を示すため、触媒プロセスの実現には炭素粒子各々への担持が必要となる。本年度はアルカリ金属塩をペロブスカイト型酸化物に担持し、種々の炭素に混合すると、いずれの金属塩でも高い燃焼触媒能が発現することを見出し、パティキュレート燃焼除去触媒としての実用化を検討すると同時に、活性発現ならびに活性種の反応系内の輸送の機構を解明し、以下の知見を得た。
1.炭酸カリウムを種々の酸化物ならびに活性炭に担持し、燃焼活性を調べ、ペロブスカイト型酸化物La0.8 Sr0.2 Cr0.5 Mn0.45 Pt0.05 O3(LSCMP)に担持した時、極めて高活性が発現することを見出している。この活性は活性炭上に直接担持した時よりも高く、しかも、カリウム塩の系外への流出が抑制され、系中の全粒子が完全に燃焼できることを示している。
2.カリウム塩以外のアルカリ金属塩もLSCMPに担持することによって燃焼触媒として作用することを見出している。低廉なアルカリ金属塩の使用による実用化の見通しを得ている。さらにLSCMP上に担持したアルカリ金属は少量でも系内活性炭をすべて燃焼できることから、アルカリ金属活性種の粒間輸送ならびに高いターンオーバーを実現している。

Research Products

• [Publications] T.Miyazaki: "Catalytic Activity of Carbon Combustion by K2CO3 Supported on Several Oxides"ICCS.Prepr.Pap.. 2. 1031-1035 (1997)
• [Publications] T.Miyazaki: "Catalytic Combustion of Carbon by Alkali Metal Carbonates Supported on Perovskite Tupe Oxide"Energy&Fuels. 11. 832-836 (1997)
• [Publications] I.Mochida: "Reactivities of Several Carbonaceouse Materials for Their Combustion Catalyzed by Potassium Salts on Perovskite Type Oxide"ACS,Petrolem Div.Prepr.Pap.. 43・4. 597-601 (1998)
• [Publications] T.Miyazaki: "Catalytic Activity of Potassium Sulfate and Chloride Supported on Perovskite Type Oxide for the Gasification of Carbon Particles"Energy&Fuels. 12. 612-616 (1998)