CVD調製による新規メソポーラス窒化物触媒の細孔内反応機構の解析と高活性化

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09555244
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 永井 正敏 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 助教授 (20111635)
• 研究分担者: 高山 正夫 日揮ユニバーサル(株), 中央研究所, 室長 ; 馬 光輝 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 助手 (90262245) ; 萩原 洋一 東京農工大学, 総合情報処理センター, 講師 (40218392) ; 尾見 信三 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 教授 (70016393)
• キーワード: CVD触媒 / タングステン窒化物 / ニオブ窒化物 / モリブデン窒化物 / 水素化脱硫反応 / メソ細孔 / フラクタル次元

研究概要

本年度の研究実施計画に従い、(1)〜(3)即ち、
(1) 熱CDV法によりタングステンおよびニオブを各種担体に担持した窒化物触媒を調製し、ジベンゾチオフェンの水素化脱硫反応に対する選択性と活性を検討した。
(2) 反応工学的・工業的検討として触媒劣化機構と触媒劣化を劣化関数を導出して予測を行っている。
(3) 物質を変えた吸着実験からフラクタル理論について考察している。
具体的には、CDV法によりアルミナ上に窒化ニオブ薄膜を合成した。XRDの結果全てNbN(200)面に帰属され、成膜速度は反応温度823Kで最大(2.3μm/h)となった。触媒活性は調製時間に伴い減少したが、N/Nb比は増大した。特に調製時間60分のN/Nb比は15分のものに比べて1.8倍となり水素化脱硫反応速度は0.7倍となった。また調製時間15分および60分の触媒表面のSEM像から調製時間に伴い粒子径が大きくなるとともに窒化ニオブの結晶も変化していた。反応時間1.5時間の触媒において、経時間140分を境に活性が低下から増加へ変化した。反応後のXPS測定から、反応後の硫黄の堆積は認められないことから、この活性上昇の原因は触媒上での硫化物の形成によるものではないことが分かった。この原因は現在検討中である。さらにタングステン窒化物およびモリブデン窒化物の活性劣化を表面上の硫黄の堆積、窒化物からの窒素・酸素の脱離の関点から検討した。触媒の活性劣化は現在までのシミュレーションによる2種の指数関数を用いて良く表されている。

研究成果

• [文献書誌] M.Nagai,K.Oshikawa,T.Kurakami,T.Miyao,S.Omi: "Surface Properties of Carbided Molybdena-Alumina and Its Activity for CO_2 Hydrogenation" J.Catal.180. 14-23 (1998)
• [文献書誌] M.Nagai,A.Irisawa,S.Omi: "XPS Study of the Deactivation and Sulfiding of Nitrided Molybdena-Alumina Catalyst during the Hydrodesulfurization of Dibenzothiophene" J.Phys.Chem.B. 102. 7619-7626 (1998)
• [文献書誌] M.Nagai,T.Kurakami,S.Omi: "Activity of carbided molybdena-alumina for CO_2 hydrogenation" Catal.Today. 45. 237-241 (1998)
• [文献書誌] M.Nagai,Y.Goto,O.Uchino,S.Omi: "TPD study and carbazole hydrodenitrogenation activity of nitrided molybdena-alumina" Catal.Today. 45. 337-342 (1998)
• [文献書誌] M.Nagai,Y.Goto,O.Uchino,S.Omi: "TPD and XRD Studies on Molybdenum Nitride and Its Activity for Hydrodenitrogenation of Carbazole" Catal.Today. 43. 249-259 (1998)
• [文献書誌] M.Nagai,K.Koizumi,S.Omi: "Hydrodesulfurization of Thiophene on Ru/Al_2O_3 Catalyst-Effect of Ru particles size on Activity and Selectivity" J.Japan Petrol.Inst.42(1). 12-21 (1999)