ゼオライト細孔内新規金属窒化物ナノクラスターの合成に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14654134
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 岡本 康昭 島根大学, 総合理工学部, 教授 (80029553)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久保田 岳志 島根大学, 総合理工学部, 助手 (90304253)
• Keywords: 金属窒化物 / 水素化脱硫 / ゼオライト / CVD法 / XAFS / チオフェン / 水素化脱窒素 / 活性劣化

Research Abstract

CVD法を用いてゼオライト担持窒化Mo触媒を調製し、その構造およびチオフェンの水素化脱硫(HDS)反応特性について検討した。NaYゼオライトにMo(CO)_6を真空中、室温で吸着させ、Mo(CO)_6/NaYを調製した。これを加熱排気により脱カルボニル化し、Mo/NaYを得た。次に、NH_3を523Kで15kPa導入後、673Kまで昇温し24時間窒化処理した。昇温脱離を行った結果、523K以上でMo種はMo(0)の状態で存在していることが推定された。さらに、この試料をNH_3を用いて処理すると、窒素原子の触媒への取り込みが起きることが見出されたことから、Mo原子の窒化が進行することわかった。また、細孔容積からMo種がNaY細孔内に担持されていることも確認できた。窒素の取り込み量はMo:2N=2:1であった。また、XAFSの結果から、スーパーケージ内のMo種がMo_2Nのダイマー構造をとっていることが示唆された。この窒化物触媒のチオフェンHDS活性を検討した結果、硫化物触媒とは異なり、H_2Sと量論量のC_4類生成が得られ、再度反応ガスを導入して反応を繰り返し行っても、活性劣化が見られないことがわかった。HDS反応終了後の細孔容積を測定した結果、細孔容積は60%にまで減少することがわかった。また、窒化物触媒のHDS反応前後でXAFSを測定し、Moの局所構造変化を調べた結果、HDS反応24時間後でも窒化物触媒は一部だけしか硫化されないことがわかった。HDS反応中に取り込まれるS量を考慮し、Mo_2NダイマーはHDS反応中、安定なMoN_xS_yクラスターを形成していることが示唆された。以上から、CVD法によって調製したゼオライト担持Mo窒化物触媒は、ゼオライト細孔内においてMo_2Nのダイマー構造であることが明らかになった。また、HDS反応中に安定なMoN_xS_yクラスターを形成し、繰り返しHDS反応を行っても劣化しない触媒であることがわかった。

Research Products

• [Publications] T.Kadono, T.Kubota, Y.Okamoto: "Hydrodesulfurization over intrazeolite molybdenum nitride clusters prepared by using hexacarbonyl molybdenum as a precursor"Catalysis Today. 87(1-4). 107-115 (2003)