ディーゼル排ガス黒煙防止のための燃料油水素化精製触媒の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650837
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 三浦 弘 埼玉大学, 工学部, 教授 (60092574)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒川 秀樹 埼玉大学, 理工学研究科, 助手 (50292652)
• Keywords: ディーゼル黒煙 / 多環芳香族 / 水素化精製触媒 / Pd触媒 / Pd-Ptバイメタリック触媒 / Al_2O_3-TiO_2 / 複合担体 / 耐硫黄性触媒

Research Abstract

ディーゼル車の排出する黒煙による大気汚染は早急な対応が求められている。黒煙の低減には燃料中の硫黄の削減が有効である。脱硫処理が徹底されるようになり、更なる多環芳香族の削減が求められる。トルエンのような単環芳香族はPM生成に寄与しないが、ナフタレンなどの2環、さらに3環の芳香族炭化水素は、PM生成に多大な影響を与えている。ナフタレンなどの多環芳香族の水素化反応は、平衡論的な制約があり、高温側では高い水素圧を与えなければ反応が完結しない。一方、低温側でも高活性な貴金属触媒を用いれば高い水素圧は必要としないが、硫黄による触媒の劣化が問題となる。従って、軽油中の芳香族の水素化処理には、耐硫黄性の高い貴金属系触媒の開発が求められる。軽油の芳香族削減に用いる、耐硫黄性の高い担持貴金属触媒の開発を試みた。モデル反応として、ジメチルジスルフィド存在下でのナフタレンの水素化反応を選び、複合担体およびバイメタリック触媒の試験した。
Al_2O_3担持Pd触媒の水素化活性は、Pd原料にとって活性が異なり、残留塩素の影響が示唆される。塩素を含まないPd/Al_2O_3触媒に塩素を添加したところ、活性の上昇が見られたが、過剰の塩素は活性低下をもたらした。TiO_2およびAl_2O_3に担持したPd-Ptバイメタリック触媒は、単独金属触媒をしのぐ高活性を示した。また硫黄存在下の反応でも高活性を示し、Ptの添加が耐硫黄性の向上に有効であった。複合効果を示した組成の触媒は、吸着COの赤外スペクトルによりPd-Pt間の電子的相互作用を示唆する結果が得られた。担体を複合化し、Al_2O_3表面にTiO_2層を形成した上にPdを担持した触媒を試験した。Al_2O_3にTiO_2を添加すると、添加量に従って担体表面が減少したが、TiO_2に比べれば高表面積である。Pd分散度も、TiO_2添加量とともに次第に低下するが、TiO_2担持Pdに比べて高分散であった。Pd/TiO_2-Al_2O_3は、Pd/Al_2O_3およびPd/TiO_2より大幅に活性が上昇した。硫黄存在下での活性においても優れていた。吸着硫黄の昇温脱離で、Pd/TiO_2と同様に、低温での硫黄の脱離が見られた。最後に、TiO_2-Al_2O_3複合担体に、Pd-Ptバイメタリック触媒を担持した。Ptの添加によって更なる活性の向上が見られた。さらに硫黄存在下での反応でも高活性を示し、耐硫黄性の上でも優れていた。

Research Products

• [Publications] K.Ito, Y.Kogasaka, M.Oshima, H.Kurokawa, K.Sugiyama, H.Miura: "Preliminary study on mechanism of naphthalene hydrogenation to form decalins via tetralin over Pt/TiO_2"Fuel Processing Technology. (in press). (2002)
• [Publications] K.Ito, Yoshifumi Kogasaka, M.Oshima, H.Kurokawa, K.Sugiyama, H.Miura: "Hydrogenation of Naphthalene in the Presence of Dimethyldisulfide over Titania and Alumina Supported Pt-Pd Bimetallic Catalysts"Proceedings 4th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology. (in press). (2002)
• [Publications] 三浦 弘: "高機能触媒技術の研究成果報告書"硫黄存在下での担持貴金属触媒の芳香族水素化挙動-芳香族削減触媒開発のための基盤研究-. 95 (2001)