| 研究課題/領域番号 |
20K05220
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
武石 薫 静岡大学, 工学部, 准教授 (40216841)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | ジメチルエーテル / DME / 二酸化炭素 / 触媒 / ゾル-ゲル法 / 銅 / メタノール / アルミナ / ジメチルエーテル (DME) / 水素 / 焼成 / 還元 / 銅系触媒 / アルミナ触媒 / ゾルーゲル調製法 / 水素化反応 / 微小化 / スピネル構造 / ゾルーゲル法 / 直接合成 / ゾル－ゲル法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
マルチソース・マルチユースなクリーン燃料であり、水素の有効な貯蔵体・キャリアでもあるジメチルエーテル（DME）を二酸化炭素から一段で効率よく製造できる触媒に関する研究・開発を行う。研究代表者は、CO水素化によるDME直接合成において、一般的な混合型のDME直接合成触媒よりも高活性・高選択的なゾル－ゲル法で調製した銅系アルミナ触媒を高温処理することによって、DME合成活性が格段に向上することを発見した。そこで、この知見をCO2からのDME直接合成に応用するとともに、触媒の改良および前処理法の最適化などで、CO2からのDME生成の選択性およびDME生成速度のさらなる向上を目指す。
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| 研究成果の概要 |
CO2の有効利用を考慮したCO2からのDME直接合成の向上を目指し，ゾル-ゲル法で調製した様々な組成の銅系アルミナ触媒前駆体の前処理温度を変化させた時のDME生成活性の影響に関して研究した。800℃などの高温で焼成するとCuAl2O4が形成され，750℃や600℃などの高温で還元すると微細な銅粒子が形成され，メタノール生成，そして，DME生成が促進された。しかし，組成によっては，メタノールを脱水縮合してDMEを生成するためのアルミナの減少と酸性度の低下により，DMEの生成能は期待したほど向上しなかった。 フェリエライトを添加することによって高活性なDMEの合成が可能になった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
DMEはLPG，ディゼール燃料代替可能なクリーン燃料であり，水素キャリア・貯蔵体でもあるクリーンエネルギーである。このDMEを効率的にCO2から製造できれば，脱炭素社会におけるカーボンニュートラル媒体として利用ができる。現状，DME製造はメタノールの脱水縮合反応で合成する間接合成法（二段法）が主流であり，DMEの価格はメタノールの約2倍となり，価格的な面もあり，優れたクリーン燃料であるにもかかわらず燃料としては普及していない。それを地球温暖化の原因物質の1つであるCO2とグリーン水素とから環境低負荷的にDMEを直接合成法で製造できれば，水素，アンモニア同様，脱炭素社会における燃料になりうる。
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