Conversion of methane to methanol using C-H activation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18838
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 27:Chemical engineering and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kobayashi Hirokazu 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (30545968)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: メタン / 部分酸化 / レニウム触媒

Outline of Final Research Achievements

Our objective was to synthesize methanol and other valuable products by the partial oxidation of methane. From the viewpoint of C-H bond activation, we found that Re/MOR and Re/CHA converts methane to CO with high selectivity by a partial oxidation route. Furthermore, we proposed a mechanism why Re/MOR shows good activity, compared to other supported Re catalysts. We also succeeded in producing methanol by changing the reaction conditions in the reaction using Re/MOR. Meanwhile, Ni, which has high ability of cleaving methane C-H bonds but suffers from carbon deposition, becomes a stable catalyst for the oxidation of methane by minimizing the particle size using zeolites.

Free Research Field

触媒プロセス、資源化学プロセス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

メタンは天然ガスの主成分であり、石油よりもエネルギー当たりのCO2排出量が少ないので、資源としての潜在的な価値は高い。メタンを部分酸化すればメタノールなどの有価物になる。しかし、メタンのC-H結合は非常に強固であり、メタンを酸化できる条件では、欲しい生成物の方が一般に分解が速く、効率的な部分酸化は達成されていない。本研究では、広く検討されてきた酸素分子の活性化ではなく、メタンのC-H結合を活性化するという観点から触媒開発を行い、部分酸化に有効なレニウム触媒を見出した。これは、これからのメタン部分酸化法の開発に貢献するものであり、将来的には二酸化炭素排出量の削減に寄与できると期待している。