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協奏的酸塩基複合ナノ構造を有するメタン酸化カップリング触媒の創成

研究課題

研究課題/領域番号 18K05294
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分36020:エネルギー関連化学
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

羽田 政明  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70344140)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードメタン酸化カップリング反応 / 酸塩基複合化触媒 / ペロブスカイト / サステイナブルケミストリー / 触媒機能解析 / 触媒・化学プロセス / メタン酸化カップリング / 表面酸素種 / 酸素交換反応 / NO直接分解 / 希土類酸化物 / メタン有効利用 / 触媒調製
研究成果の概要

Y2O3に酸化セリウムを複合化することでメタン酸化カップリング活性が向上した。酸化セリウムはY2O3マトリックス中にナノ分散しており、その高い分散性がメタン酸化カップリング活性の発現に重要であった。酸化セリウムがナノ分散することによりルイス酸点の発現が期待され、Y2O3の塩基点と酸化セリウムの酸点が協奏的に作用することにより高い触媒機能が発現するものと推察した。またAサイトにLaを置換したLaBO3型ペロブスカイト触媒についても検討し、BサイトにAl, Ga, In, Ybを置換した触媒が高い触媒活性を示すこと、XPSにより同定した表面酸素種が活性発現に寄与することを明らかにした

研究成果の学術的意義や社会的意義

メタン酸化カップリング反応は資源量が豊富なメタンから化学品を直接合成する反応で、1980年代から継続的な研究が実施されているが、未だ実用化に資する触媒は開発されていない。実用化に繋がるブレークスルーを実現するためには新しい観点からの研究が必要である。本研究は異種反応における活性点の類似性から新規触媒の開発に繋げることに着眼して開始した研究で、環境浄化触媒として広く研究されている酸化セリウム系やペロブスカイト系の触媒についてメタン酸化カップリング活性の発現に繋がる特性を明らかにしている。学術的にも新しい取り組みであると考えており高活性触媒の開発に繋がることを期待している

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Oxidative coupling of methane over Ba-doped Y2O3 catalyst - Similarity with active site for direct decomposition of NO2018

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Haneda, Makoto Tanaka, Yasuyuk Doi, Nicolas Bion
    • 雑誌名

      Molecular Catalysis

      巻: 457 ページ: 74-81

    • DOI

      10.1016/j.mcat.2018.07.010

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Promoting Effect of Cerium Oxide on the Catalytic Performance of Yttrium Oxide for Oxidative Coupling of Methane2018

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Haneda, Yuya Katsuragawa, Yuichiro Nakamura, Atsuya Towata
    • 雑誌名

      Frontiers in Chemistry

      巻: 6 ページ: 581-581

    • DOI

      10.3389/fchem.2018.00581

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 酸化イットリウムにナノ分散した酸化セリウム触媒上でのメタン酸化カップリング反応2020

    • 著者名/発表者名
      桂川侑也、甘 鎔広、羽田政明
    • 学会等名
      第36回希土類討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] High-Temperature NO Decomposition over Ceramics Catalysts -Alkaline Earth Containing Yttrium Oxide Based Composite Oxide Catalysts-2019

    • 著者名/発表者名
      竹中 啓太、林 勇治、羽田政明
    • 学会等名
      PACRIM13
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Alkaline earth containing yttrium oxide based catalysts for high-temperature NO decomposition reaction2019

    • 著者名/発表者名
      竹中 啓太、林 勇治、羽田政明
    • 学会等名
      The 9th East Asia Joint Symposium on Environmental Catalysis and Eco-materials
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Alkaline earth containing yttrium oxide based catalysts for high-temperature NO decomposition reaction2019

    • 著者名/発表者名
      竹中 啓太、林 勇治、羽田政明
    • 学会等名
      The 3rd FRIMS International Symposium on Frontier Materials
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸化イットリウムにナノ分散した酸化セリウム触媒上でのメタン酸化カップリング反応2018

    • 著者名/発表者名
      桂川侑也、羽田政明
    • 学会等名
      第122回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 活性点構造の類似性に着目したNO直接分解触媒のメタン酸化カップリング反応への展開2018

    • 著者名/発表者名
      田中真実、土井泰幸、羽田政明
    • 学会等名
      第48回石油・石油化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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