2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of Catalyst for CO2-to-Methanol Hydrogenation Prepared by Flame Spray Pyrolysis
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18K04838
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
多田 昌平 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (60769941)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 翔 山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (70816628)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 火炎噴霧熱分解法 / 銅触媒 / ジルコニア / 二酸化炭素 / メタノール / 水素化 / 高担持 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
商用触媒であるCuO/ZnO/Al2O3は、合成ガス（CO/CO2/H2混合ガス）からのメタノール合成反応に有用である。しかし、本触媒は合成ガスを原料とすることを想定しているため、CO2からのメタノール合成では十分な活性を示さない。本研究では、CO2からのメタノール合成触媒に特化したCu/ZrO2系触媒の開発を目指す。新規触媒の開発指針は以下の3つである： 1) メタノール分解反応の抑制（メタノール吸着力の弱い触媒担体の探索）、2) 活性サイトであるCu-ZrO2界面の拡大（Cu粒子の微粒化、Cu担持量の増加、ZrO2の高表面積化）、3) 簡便な触媒調製法の採用（本研究では工業応用されている火炎噴霧熱分解法に着目）。これらの検討を通して、商用触媒であるCuO/ZnO/Al2O3よりも、CO2からのメタノール合成活性・選択性の高いCuO/ZrO2系触媒を開発する。
本年度は、Cuの担持量を20-80wt%まで変化させたCuO/ZrO2触媒を調製し、Cu担持量の本反応への影響を考察した。60wt%Cu触媒が、市販のCuO/ZnO/Al2O3触媒よりも高いメタノール収率、メタノール選択性を示した。調製直後のCu触媒では、Cu微粒子（5 nm以下）がZrO2を覆ている構造をしていた。また、XPS/AES測定から、このCu種はZrO2と強く相互作用していることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
商業触媒よりも高い活性・選択性を有する触媒の開発に成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
Cu-ZrO2の相互作用を発現させるためには、ZrO2粒子の安定性を向上させる必要がある。そこで、SiO2などのスペーサーとなる第三成分を添加し、ZrO2の凝集を防ぐことを狙う。また、相互作用をさらに強固にするような第三成分を探索する。
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