2022 Fiscal Year Annual Research Report
難反応性低級アルカンからの化成品原料の低温合成を実現する触媒反応プロセス開発
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21K18845
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
多湖 輝興 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (20304743)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | ゼオライト内包貴金属触媒 / MFIゼオライト / ZSM-5 / 貴金属微粒子 / ナフサ低温接触分解 / エタン脱水素 / 低級オレフィン / 芳香族 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，ナフサに含まれるC5成分(n-ペンタン等)を低級オレフィン(エチレン，プロピレン)ならびに芳香族類(キシレン，トルエン)に転換するための，貴金属活性点と固体酸点を近接配置した貴金属内包ゼオライト触媒の開発である．
油中水滴型マイクロエマルション中で金属微粒子（Rh微粒子，Pt微粒子）を調製し，同微粒子を核として，MFI型ゼオライト(ZSM-5)を形成させた（エマルション法，Rh@ZSM-5，Pt@ZSM-5）．さらに，内包構造を有すると同時にPt微粒子をゼオライト粒子外表面近傍に固定化する方法として，Ptの含侵担持とアモルファスシリカアルミナ層によるコーティング，および同アモルファス層の固相転換を組み合わせた方法を開発した（固相転換法，Pt@ZSM-5）．内包された貴金属微粒子の耐熱安定性評価，および分子サイズの異なる炭化水素の水素化反応（n-ヘキセン，ベンゼン，トルエン，トリメチルベンゼンなど）により，貴金属微粒子がゼオライト粒子内に固定化（内包構造の形成）されていることを明らかにした．
n-ヘキサンとn-ペンタンをモデル原料とし，400～500℃における低級オレフィン合成を実施した．この温度域では，金属を担持していないZSM-5を触媒に用いた場合，n-ヘキサンの転化率は約10%程度，n-ペンタンの転化率は3%程度である．一方，Pt@ZSM-5は極めて高い活性を示し，450～500℃において約80%の初期転化率，低級オレフィン生成（収率約15%）と芳香族生成（収率約25%）を示した．また，Pt@ZSM-5は含浸法触媒と比較して，優れた高温安定性を示すことを明らかにしている．700℃程度の高温が必要となるエタンの脱水素反応において，外表面近傍にPt微粒子を固定化したPt@ZSM-5触媒は，エタン転化率約20%，エチレン収率約10%，芳香族収率約7%を達成した．
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Research Products
(10 results)
