実条件の課題を考慮した先導的環境触媒反応の開拓

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07242101
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 岩本 正和 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (10108342)
• 研究分担者: 山田 宗慶 東北大学, 工学部, 教授 (40091764) ; 持田 勲 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (20037758) ; 江口 浩一 九州大学大学院, 総合理工学研究科, 助教授 (00168775) ; 鹿川 修一 長崎大学, 工学部, 教授 (80037746)
• キーワード: 環境化学 / 深度脱硫 / 窒素酸化物 / 触媒 / ゼオライト

研究概要

本研究班では現在その解決が急務とされている二つの環境対策、軽油の深度脱硫と窒素酸化物低減に関する基礎研究を実施した。深度脱硫に関する研究では、まず持田が減圧軽油および重質油高度精製、水素化分解反応の設計を検討した。アルミナ系複合酸化物あるいは各種炭素担体担持CoMo、NiMo硫化物触媒を調製し、チタニアやリン酸添加によって脱硫活性が向上すること、炭素担持Mo系触媒はアルミナ担持触媒に比べて脱硫反応速度を増大させることを明らかにした。一方、山田は深度脱硫触媒の作用状態における表面構造解析を行った。本年度は、実際にCo-Mo/Al_2O_3上でチオフェンの高圧水素化脱硫反応を行った直後の表面をin situで観察した。その結果、山田らが以前から提案していた″Co-Mo″複合サイトが実際に水素化脱硫反応に関与していることを結論した。
NOの排出量そのものを減少させる研究は江口が担当し、高温燃焼触媒の機構と材料設計を検討した。高いメタン酸化活性を示すPd/SnO_2触媒上には複数の酸素の吸着状態が生じ、Pdの熱力学的分解温度よりも高い温度まで酸化状態が維持されることを解明した。電子顕微鏡観察で10-30nmのSnO_2微粒子をPdが殻状に包んだ微構造を有していることも明らかとなった。排出NOの低減対策では鹿川と岩本が検討を行った。鹿川は、まずメソポーラスアルミノシリケート中のCuイオンの担持状態とNOx除去特性の解明、およびミクロ、メソ細孔内にイオン交換担持されたCuイオンの電気化学的キャラクタリゼーションを行った。酸化物系では、Pdとペロブスカイト間の相互作用の解明と触媒特性、SnO_2のHC-SCR活性に対する添加物効果等を明らかにした。岩本は、MF1中の銅イオンの酸化還元特性を明らかにする一方、還元剤の中間添加法を開発し、還元剤としての炭化水素の有効性を格段に向上させることに成功した。
以上、将来の発展の基礎になる事項に関して重要な知見を得ることができ、全体としてほぼ順調に進展した。

研究成果

• [文献書誌] M.Iwamoto: "Oxidation of NO_2 on a Pt-MFI Zeolite and Subsequent Reduction of NOx by C_2H_4 on an In-MFI Zeolite:a Novel de-NOx Strategy in Excess Oxygen" J.Chem.Soc.,Chem.Commun.37-38 (1997)
• [文献書誌] M.Iwamoto: "Migration of copper ions in Cu-MFI without Destruction of Zeolite Lattice or Dealumination upon Hydrothermal Treatment at 923K" Chemistry Letters. 1281-1282 (1997)
• [文献書誌] M.Iwamoto: "Highly Selective Reduction of NO in Excess Oxygen through the Intermediate Addition of Reductant (IAR) between Pt-and Zn-MFI Zeolites" Chemistry Letters. 1283-1284 (1997)
• [文献書誌] 岩本正和: "ディーゼルNOx浄化触媒" ペトロテック. 20. 719-724 (1997)
• [文献書誌] W.F.Shangguan: "Kinetics of soot-O_2,soot-NO and soot-O_2-NO reactions over spinel-type CuFe_2-O_4 catalyst" Applied Catalysis B:Environmental. 12(2-3). 237-247 (1997)
• [文献書誌] Y.M.Setoguchi: "Rapid Room Temperature Synthesis of Hexagonal Mesoporous Silica Using Inorganic Silicate Sources and Cationic Surfactants under Highly Acidic Conditions" Journal of Porous Materials. 4(2). 129-134 (1997)
• [文献書誌] T.Harada: "Perpovskite-type Oxides as Catalysts for Selective Reduction of Nitric Oxide by Ethylene" Applied Surface Science. 121/122. 505-508 (1997)
• [文献書誌] H.Widjaja: "Oxidation of methane over Pd-supported catalysts" Catalysis Today. 35. 197-202 (1997)
• [文献書誌] H.Inoue: "Thermal Stability of Hexaaluminate Film Coated on SiC Substrate for High Temoerature Catalytic Combustion" J.Am.Ceram.Soc.,. 80. 584-588 (1997)
• [文献書誌] H.Inoue: "Preparation of Hexaaluminate Catalyst Thick Films on α-SiC Substrate for High Temperature Appication" J.Materials.Science. 32. 4627-4632 (1997)
• [文献書誌] X.Ma: "Determination of Sulfur Compounds in Non-polar Fraction of Vacuum Residue" FUEL. 76(4). 329-339 (1997)
• [文献書誌] I.Mochida: "The Effects of Seeding in the Synthesis of Zeolite MCM-22 in the Presence of Hexa-methyleneimine" Zeolites. 18. 142-151 (1997)
• [文献書誌] E.Lecrenay: "Catalytic Hydrodesulfurization of Gas Oil and Model Sulfur Compounds over Commercial and Laboratory-made CoMo and NiMo Catalysis:Activity and Reaction Scheme" Catalysis Today. 39. 13-20 (1997)
• [文献書誌] S.Kasahara: "Inhibiting effects of H_2S on HDS activity of CoMo-,NiMo-,and Mo/Al_2O_3" Catalysis Today. 35. 59-64 (1997)
• [文献書誌] N.Koizumi: "Effect of Sulfiding Pressure on the Formation on ni site on Ni-Mo/Al_2O_3 and Ni-W/Al_2O_3" Applied Surface Science. 121/122. 429-432 (1997)
• [文献書誌] 山田 宗慶: "クリーンフューエルを目指して-水素化精製触媒表面研究の最前線-" 表面. 35(1). 4-12 (1997)
• [文献書誌] 山田 宗慶: "深度脱硫を目指して" 触媒. 40(1). 33-44 (1997)
• [文献書誌] 岩本正和: "「自動車排ガス触媒」日本表面科学会:『環境触媒-実際と展望』" 共立出版株式会社, 214 (1997)