2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of bifunctional activity for highly active and durable catalysts for methane dehydroaromatization
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19K05155
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
有谷 博文 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (40303929)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 庸裕 京都大学, 工学研究科, 教授 (70201621)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | メタン脱水素芳香族化 / Mo/H-MFI触媒 / Mo L殻XANES / 炭化モリブデン活性種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタン脱水素芳香族化触媒の高活性・高耐久化を目指した二元活性種複合制御として、H-MFI上のMoへのV共修飾による炭化物活性種の高活性化、並びにH-MFI上の強酸点に起因するの炭素析出の抑制としてGa格子置換による部分メタロシリケート化MFI担体を導入した。MFI担体は水熱合成法にて任意のGa/Al比にて得られたものを用いた。
昨年度までの研究成果として、(1)修飾側はMo/V=10-40にてV共修飾による失活抑制効果が顕著であるが、初期活性の低下も起こること、(2)担体H-MFIへのGa部分格子置換では、Al/Ga=50-100の条件で失活抑制効果とともに反応の誘導期が長くなる傾向がみられること、等が推論された。これらの結果をもとに、Mo修飾およびMo-V共修飾条件の活性への影響を検討したる。これと並行して、失活要因となる触媒上の析出炭素量の分析、および各触媒のMTB活性種の構造解析をMoのL3殼XANESを中心とした炭化物活性種の局所構造解析を行った。
その結果、修飾側MoへのV共修飾（Mo/V=10-40）により初期活性の低下はわずかに認められるものの、経時失活の抑制に寄与することがわかった。この影響は反応経時のMo炭化物活性種の形成にも影響を与え、共修飾のないMo/H-MFIではα型Mo炭化物を主とする活性種となるのに対し、V共修飾では反応初期からMo炭化が急速に進行し、高活性時にはMo過炭化物活性種の形成が顕著であることがわかった。さらに、高Al組成の担体MFI（Si/Al2=30）へのGa部分格子置換ではAl/Ga=100において初期活性をほとんど変化させることなく経時失活を抑制する効果が認められたのに対し、これよりGa過剰側では活性低下が顕著であった。以上より、Moの高還元種形成と担体H-MFIの適度な酸強度抑制が高耐久化の因子となると結論づけられた。
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