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その場観察ナノスケール解析に基づいた新しいメタン燃焼触媒の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 17J11138
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 触媒・資源化学プロセス
研究機関名古屋大学

研究代表者

馬原 優治  名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード担持金属触媒 / メタン燃焼 / パラジウム / その場観察X線吸収分光法
研究実績の概要

天然ガス自動車やディーゼル自動車、火力発電の排気ガスに含まれる未燃焼メタンを完全燃焼する触媒には高価で希少なPd触媒が実用されている。Pdの使用量を削減するために、より低温領域から高活性を示す触媒開発が切望される。メタン燃焼は、金属酸化物状のPd粒子がPdO相とPd(0)相とを回転することで進行する(レドックスサイクル)。そこで本研究では、その場観察X線吸収分光(XAFS)法を用いたPd触媒のレドックスサイクルの観察と解析を行った。ミリ秒オーダーの時分解能を持つその場観察波長分散型XAFS(DXAFS)法を利用し、担持Pd触媒の酸化還元速度を定量評価して、メタン燃焼反応に鍵となる性質を探索した。
約12m毎に測定可能なDXAFSスペクトルは大型放射光施設(SPring-8)のBL28B2にて収集を行った。アルミナ担持Pd触媒にメタンガスを導入した際のPdO粒子の還元挙動を観察した。結果として、PdO粒子はメタンによって2段階で還元されることが明らかになった。完全に酸化されたPdO粒子の還元反応に比べて、一部還元されたPdO粒子の還元反応は活性化エネルギーが低く、容易に進行することがわかった。これはPdO粒子が一部還元されPd(0)種とPdO種が共存することでメタンの開裂を促進させるためだと考えられた。以上より、PdO種とPd(0)種の界面がメタン燃焼に良い活性であると結論付けられた。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of Supported Bimetal Catalysts using Galvanic Deposition Method2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Mahara; J. Ohyama; K. Sawabe; A. Satsuma
    • 雑誌名

      Chem. Rec.

      巻: 18 号: 9 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1002/tcr.201700084

    • NAID

      120006543278

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Methane Combustion over Pd/CoAl2O4/Al2O3 Catalysts Prepared by Galvanic Deposition2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Mahara; T. Tojo; K. Murata; J. Ohyama; A. Satsuma
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 7 号: 55 ページ: 34530-34537

    • DOI

      10.1039/c7ra06150a

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 時分割DXAFSによる担持PdO粒子のCH4での還元挙動の解明2017

    • 著者名/発表者名
      馬原優治、村田和優、植田格弥、石川裕之、東條巧、大山順也、加藤和男、薩摩篤
    • 学会等名
      第20回XAFS討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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