バイオエタノールから水素・アセトアルデヒドを選択生成する触媒の開発と反応機構解明

Research Project

Project/Area Number	25915005
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	化学
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	伊藤伸一筑波大学, 数理物質科学等技術室, 技術専門官
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2014-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help	¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000) Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Keywords	強い金属と担体との相互作用(SMSI) / 強い金属と酸化物の相互作用(SMOI) / 水素製造
Research Abstract	石油資源の枯渇による代替資源の必要性や、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の排出抑制が求められている背景から、バイオエタノールから水素・アセトアルデヒドを選択的に生成する触媒の開発と反応機構解明を目的として研究を行った。これまで、シリカ(二酸化ケイ素)を担体として白金を担持した触媒に遷移金属の酸化物を添加することで、エタノールの水蒸気改質反応の活性に顕著な効果を見出している。今回アルミナ(三酸化二アルミニウム)を担体として白金を担持し、ニオブ酸化物を添加した触媒を用いてエタノールの水蒸気改質反応を行った。アルミナを担体に用いた理由は、白金の高分散化を目的としてより効率の良い触媒反応を目指した。その結果、アルミナに白金だけを担持した触媒に比べて、ニオブ酸化物を添加することで、エタノールの転化率が向上することがわかった。生成物の選択性については大きな違いは見られなかった。一方、比較のためにニオブ酸化物に白金を担持した触媒を用いた結果、エタノールの転化率が向上するとともに、生成物の選択性に顕著な違いが見られた。それは、生成物として水素とアセトアルデヒドが主に生成し、当初の研究目的を達成するものであった。実験の結果、白金とニオブ酸化物が強く相互作用しており、エタノールの脱水素反応が促進され、なおかつその生成物であるアセトアルデヒドのメタンや一酸化炭素への分解が抑制されていることがわかった。今回得られた結果については期待以上のものがあり、日本化学会の春季年会において発表した(平成26年3月28日、名古屋大学)。