2021 Fiscal Year Research-status Report
CO2 hydrogenation on multicomponent alloy catalysts
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21K14465
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
小林 靖和 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80735506)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 多成分系合金 / ナノ粒子 / 不均一系触媒 / 水素化反応 / CO2 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、主にCO2水素化反応に用いる新規な合金触媒の開発を行った。CO2の水素化反応には様々な遷移金属が活性金属（例えば、メタノール合成にはCuやPd, FT軽油合成にはFeやRu, メタン合成にはNiやCo, Ruなど）として作用することが知られている。また、酸性気体であるCO2と相互作用がある塩基性金属の酸化物を担体に用いることで触媒活性が劇的に向上することが知られている。本研究では、これら活性金属上での「合成場」と塩基性金属上での「CO2の活性場」の物理的距離を最短化することで反応が効率的に進行することを狙いとして、金属結合を介して活性金属と塩基性金属が隣接する合金触媒の開発を目指した。高表面積な合金粉末を得るために、溶融塩中でCaH2を還元剤に用いるオリジナルな合成手法を確立した。得られた合金粉末は、Ni2TiAl, TiFe, FeAl, AlCoCrFeNiV, TiNiSi, CaPt2, YIr2であり、XRD測定により単一の結晶構造からなる合金であることが確認された。N2吸着実験の結果より、これらの合金粉末のBET表面積は～40m2/gほどであり、比較的大きな表面積を有していることが確認された。続いて、得られた合金粉末のいくつかの触媒活性を、CO2水素化によるCH4合成、CO水素化によるCH4合成、液相有機合成のCO活性化反応において評価した。その結果、従来の従来の担持触媒と比較して、活性化エネルギーの低下や活性（TOF）向上がみられ、合金触媒にユニークな特性が観測された。関連成果を、７報の学術論文に報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
いくつかの有望な合金粉末（Ni2TiAl, TiFe, FeAl, TiNiSi, AlCoCrFeNiV, CaPt2, YIr2）を合成した。CO2水素化、CO水素化、有機合成におけるCO水素化において、得られた合金粉末のいくつかの触媒活性を評価した。従来の担持触媒と比較して、活性化エネルギーの低下や活性（TOF）向上がみられ、合金触媒にユニークな特性が観測された。関連成果を、７報の学術論文に報告している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、構成金属の種類と数をさらに変えて、様々な合金粉末の合成可能性を検討する。得られた合金粉末の触媒活性を評価していく。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた学会参加費、旅費が不要であったため。
今年度は、計画通り、学会に参加していくので、その費用に充てたい。
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[Presentation] 溶融塩ヒドリド還元法を用いた金属酸化物前駆体の直接還元による合金ナノ構造体の合成とその応用2021
Author(s)
小林靖和, 多田昌平, 溝口拓, Heng Yi Teah, 山岡頌平, 花田信子, 横山祥汰, 庄司良, 菊地隆司
Organizer
2021合同WEB討論会~ 第41回水素エネルギー協会大会, 2021 HESS特別講演会, 第45回電解技術討論会 -ソーダ工業技術討論会
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