| 研究課題/領域番号 |
20K05221
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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 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
杉山 茂 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (70175404)
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| 研究分担者 |
加藤 雅裕 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (80274257)
霜田 直宏 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (50712238)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | アルカン / アルケン / 脱水素 / 炭素析出 / 酸化ニッケル触媒 / アルミナ担体 / 触媒劣化耐性 / 繊維状炭素 / カーボンナノチューブ / イソブタン / イソブテン / コーキング / 接触脱水素 / 活性増大 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
NiO/γ-Al2O3を触媒として、二酸化炭素共存下、イソブタンの脱水素によるイソブテンの合成を行ったところ、コーキングが確認されたにもかかわらず、活性が通塔時間に伴い著しく向上するという、触媒科学の分野では非常識であるが、克服を期待されていた現象が現れた。この現象を解明するために、①NiO/γ-Al2O3の特異な活性改善挙動の詳細な検証、②コーキングの性状の検討、③二酸化炭素の影響、④触媒活性種のシンタリングおよび還元状況、⑤他の接触反応系への展開を通じて明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
通常、固体触媒を用いてアルカンの脱水素を行うと、通塔時間の経過に伴って、触媒の活性点が炭素析出によって覆われ、触媒活性が激減する。しかし、本研究でアルミナに15～20%担持した酸化ニッケル触媒を用い、エタン、プロパンおよびイソブタンの脱水素を行うと、通塔時間の経過に伴って、活性が劇的に改善することを見出した。繊維状の炭素析出の形成に伴って活性種のニッケルが高分散化され、活性が劇的に向上することを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
主として燃料として用いるアルカンをアルケンにできると、様々な原料となるため、特に固体触媒を用いて製造されている。欠点として、反応を継続すると触媒が炭素析出によって覆われ、活性が長続きしないことがあげられる。本研究では、アルミナに担持した酸化ニッケル触媒を用いると、炭素析出が繊維状となり、その表面に活性種である金属ニッケルが高分散状態で形成され、反応とともに活性が劇的に改善することを明らかにした。
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