|
エタンの酸化的脱水素反応を層状金属オキシハライド触媒に展開し、最近になってエチレン収率が74%に達する驚異的な触媒の開発に成功した。これをさらに発展させ、高選択、長寿命の高性能実用触媒へと展開するためには、より精緻な触媒構造チューニングが必要となってきている。
本年度の研究では、層状金属オキシハライド触媒中の金属イオン分布やハロゲンイオンとの結合距離をリートベルト解析を進めながらコントロールし、触媒活性の向上を図った。すなわち、SrBi3O4CI3組成の基本触媒でBiの一部をLaで置換し、Laの持つ高次配位性によるハロゲンイオンの活性化、触媒高活性化を構造解析と成功しながら進め、Laがハロゲンイオンと接近してハロゲンイオンの電子状態を変化させて活性向上をもたらすことを見い出した。さらに、h-O-La結合が生成するような構造条件にすると選択率低下が起こることも系統的に明らかにすることができた。
本研究ではさらに発展して、触媒反応条件下in situ XRDで観測される触媒の結合力変化の異方性や欠陥形成の情報を触媒性能と関連付け、これらをこれまでに培われた構造情報を利用して構造的に微細チューニングし、より高選択、長寿命の高性能触媒へと発展させる必要がある、との認識のもと、これに必要な試料雰囲気可変型粉末X線回折装置の構築を、これまでにない反応ガス通過型微小円筒形充填触媒加熱方式の雰囲気可変型試料台を設計し進めた。
|
