触媒分子反応工学:グリーン化学プロセスの構築に向けて

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13126101
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 服部 忠 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50023172)
• 研究分担者: 橋本 健治 福井工業大学, 工学部, 教授 (20025919) ; 五十嵐 哲 工学院大学, 工学部, 教授 (90005538) ; 高橋 武重 鹿児島大学, 工学部, 教授 (20041543) ; 薩摩 篤 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00215758) ; 小宮山 宏 東京大学, 工学系研究科, 教授 (80011188) ; 御園生 誠 工学院大学, 工学部, 教授 (20011059)
• キーワード: 触媒分子反応工学 / グリーンケミストリー / 構造体触媒 / 反応場 / 触媒設計 / 水蒸気改質 / 膜反応器 / 燃料電池

研究概要

グリーン・ケミカル・プロセス構築のための触媒分子反応工学の体系を創成することを目的として、以下の項目について研究を推進した。
(1)構造体触媒による反応場の創出:「構造体触媒における反応場の創出」とのテーマに向けて伝熱特性を高めたプレート型などの構造体触媒(五十嵐、亀山)、分離能を高めた膜反応器(増田、草壁、上村)、燃料電池型反応器(山中、竹平)における検討を行った。これらの内、本年度既に特許出願中の成果もあり、研究は着実に進展している。
(2)反応場による触媒機能の制御:「触媒分子反応工学の中で、触媒機能を最大限に引き出すための反応場の効果を明らかにすること」の目的に対して、反応場が触媒反応に及ぼす影響、実験室レベルの知見の工業装置規模や操作方法への拡張、触媒内部における構造および機能の実現に関して検討した。
(3)グリ.ーン・プロセスのための触媒反応場設計:グリーンケミストリーの観点から新規化学プロセス(ケトン・アルデヒドの選択還元反応、カーバメート合成、水蒸気改質触媒)のための触媒設計において、有望な触媒系がそれぞれ提案された。また、処理技術のための環境触媒(ディーゼル排ガス浄化、水中の亜硝酸性窒素分解、高度脱硫・脱窒素)に関しては実用化を見据えての反応場制御、反応器設計、劣化抑制対策についての検討が行われた。さらにこれらの触媒および反応場設計を推進するための手段として、大規模系の量子化学計算の高速化技術が開発された。
また、この新しい学問領域の創成を推進するため研究成果を第三者的な視点を導入して評価し、研究の推進状況のチェック・アンド・レビューを計3回実施した。(第1回平成13年10月19日(金)〜20日(土)名古屋、第2回平成13年12月14日(金)〜15日(土)鹿児島、第3回平成14年1月30日東京)

研究成果

• [文献書誌] H.Hasegawa, K.Kusakabe, S.Morooka: "Selective Oxidation of Carbon Monoxide in Hydrogen-rich Mixtures by Permeation through a Platinum-loaded Y-type Zeolite Membrave"J. Membrave Sci.. 190. 1-8 (2001)
• [文献書誌] Ichiro Yamanaka, Akio Nishi, Kiyoshi Otsuka: "Design of alkene-(O2+NO) cell system for the partial oxidation of alkenes"Catal. Today. 66. 115-122 (2001)
• [文献書誌] T.Hatttori他5名: "Kinetic study of support effect in the propane combustion over platinum catalyst"Catal.Lett.. 72. 157-160 (2001)
• [文献書誌] J.Shibata, K.Shimizu, A Satsuma, T.Hattori: "Influence of hydrocarbon structure on selective catalytic reduction of NO by hydrocarbons over Cu-Al2O3"Appl. Catal. B. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] I.Yamanaka, K.Komabayashi, K.Otsuka: "Ichiro Yamanaka, Kentaro Komabayashi, Kiyoshi Otsuka, Partial oxidation of alkenes by a memnbrane catalyst conduction H+ and e-"Catal. Comm.. 2. 151-154 (2002)
• [文献書誌] M.Kubo 他5名: "Electronic structures and spectroscopic properties of dimers Cu2, Ag2, and Au2 calculated by density functional theory"J. Mol. Structure. 579. 221-227 (2002)
• [文献書誌] M.Kubo 他5名: "Combinatorial computational chemistry approach to the design of methanol synthesis catalyst, Applied Surface Science, In Press, Uncorrected Proof"Appl. Surf. Sci.. (印刷中). (2002)