| 研究概要 |
本研究では、固相反応に対する触媒の添加効果を速度論的に検討し、有用な生成物が得られる系については最適触媒の探索を行う他、環境問題の解決に向けた応用も試みること等を目的としている。特に注目したCaCO_3-CaO固相変換を利用する対向反応の系では、既に金属触媒の存在下で進行することを確認している以下正反応と呼ぶCaCO_3+4H_2→CaO+2H_2O+CH_4についてさらに詳しく検討するとともに、水素の生成をもたらす逆反応についても進行の可能性と最適触媒の探索を行った。又、QMSとGCを備えた流通系反応装置を作成し、これを用いた実験も行った。
実験は既設の静止系反応装置を用いて開始し、逆反応(CaO+2H_2O+CH_4→CaCO_3+4H_2)がVIII族金属の添加によって進行することを確認した後、次の様な多くの知見を得た。(1)正逆両反応の経路は本質的に異なる。即ち、正反応は金属表面で解離した水素原子がCaCO_3を直接攻撃する典型的な接触反応であるのに対して、逆反応は金属上でのメタン水蒸気改質とそれに続く生成CO_2の吸収過程から成る二段階反応である。(2)塩素の阻害効果が正反応になく逆反応で顕著に現れるという相違は、この反応機構の相違に基づいている。(3)金属の活性序列はRh, Ir>Pt, Pd>Niの順である。
一方、流通系反応装置は初年度後半に完成したが、上記固相変換を仲介するCO_2が高温(>600℃)での反応中どのように振る舞うかを追跡する実験には適さなかった。そのため、パルス型の装置に改良して若干の実験を行った他、Pt担持硝酸カルシウムの昇温分解実験を行って環境問題への応用も試みた。予備的な実験は完了しており、今後も引き続き詳細な研究を系統的に進めて行く予定である。
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