| 研究概要 |
当グループでは活性炭担持ルテニウム触媒がアンモニア合成用触媒の中で最も実用に適したものの一つたり得ることを示し、この触媒のアンモニア合成活性が促進剤前駆体であるアルカリ金属等の硝酸塩添加後の活性化(水素処理)温度により異なること等を報告してきた。本年度はこの水素処理過程の活性への影響を詳細に検討した。
Ru-CsOH/HTAC,Ru-BaO/HTACのいずれの活性も水素活性化温度により異なり、550℃での水素活性化時に最も高くなった。さらに、これらの活性はRuの還元および促進剤前駆体の水素化分解が完了する365℃での水素処理後の昇温速度により大きく異なった(表1)。緩やかな昇温により、10℃/minの昇温温度で活性化した場合に比べ、活性は約2倍にまで向上した。高圧H2-TPRの結果からこの活性の差異は550℃付近から活性になる担体のメタン化の程度が昇温速度により異なるためであると考えた。水素処理時間の違いによってもこのメタン化の程度,活性は異なるが,同一昇温条件での活性の水素処理時間依存性は小さく,活性炭担体の適度なメタン化,及びその制御が重要であると考えられた。担体活性炭の適度なメタン化により担持されているRuと促進剤の配置(分散状態)が最適化され,アンモニア合成活性が向上するものと考えられる。
表1 水素処理時の昇温速度の活性への影響
水素処理時の昇温速度/(℃/h) 2)
アンモニア合成活性(mmol/g/h) 1) Ru-CsOH/HTAC 3) Ru-BaO/HTAC 4)
20 5.43 4.16
30 4.69 4.26
60 3.38 3.08
600 2.80 2.63
1)触媒量0.2g(Ru担持量 2wt%),水素処理:1.0MPaG下50 Ml/min,活性測定:315℃,1.0MPaG下,混合ガス60mL/min.2)365 550℃での昇温速度.3)Ru/Cs=1/20 mol/mol.4)Ru/Ba=1/1 mol/mol/.
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