グリーン・プロセスのための触媒反応場設計

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13126102
• 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: 林 弘 徳島大学, 工学部, 教授 (00035627) ; 片田 直伸 鳥取大学, 工学部, 助教授 (00243379) ; 荒井 正彦 北海道大学, 工学研究科, 教授 (60125490) ; 久保 百司 東北大学, 工学研究科, 助教授 (90241538) ; 永井 正敏 東京農工大学, 生物システム応用科学研究科, 助教授 (20111635) ; 西山 覚 神戸大学, 工学部, 助教授 (00156126)
• キーワード: グリーンケミストリー / 光触媒 / 水蒸気改質 / イソシアネート合成 / 亜硝酸性窒素分解 / 選択還元 / 水素化脱硫 / 分子シミュレーション

研究概要

本研究班は、グリーン触媒プロセスの構築を目指した触媒反応場設計を行うとともに触媒分子反応工学の体系を明らかにすることを目的とする。本年度の検討より以下の成果が得られた。
服部:シリカ上にAlやZrを高分散させると常温においてメタンから水素とエタンなどの炭化水素をえられるメタン光カップリングに高活性な光触媒を構築できることを明らかとした。荒井:メタノール水蒸気改質に対し、高い活性および選択性を示す高分散Pd-Zn合金触媒の調製条件を明らかにした。酸素共存下で水蒸気改質を行なうと転化率および水素生成速度が著しく向上することを明らかにした。片田:酸塩基触媒上での目的反応・副反応の挙動を解析し、必要な弱いルイス酸点のみを持つAl導入メソポーラスシリカ触媒を設計し、ハロゲンを使わないイソシアネート合成プロセスを実現した。林:室温常圧という温和な条件で亜硝酸性窒素の効率よく分解する触媒Pd/Cを用いた場合の気相、液相分解生成物を、四重極質量分析計を用いて検討し、重要な分解生成物の見落としは無く、窒素バランスが良好に取れることを確認した。西山:担持SnおよびZr酸化物触媒を用いてカルボニル化合物の2級アルコールを還元剤とする選択還元反応を行った。担体として細孔径の大きなMCM-41が特に優れていた。また、各種の反応性の異なるアルデヒドに対し選択還元能を示すことがわかった。永井:水素化脱硫反応に対して種々の劣化関数を導出し触媒劣化を検討した。また、モリブデン窒化物表面の表面特性を理解するために、重量法吸着実験からフラクタル次元を求め、水素化脱窒素反応に対する表面不均一性との関係を検討した。久保:移動現象を伴う触媒反応場の分子シミュレーションを可能とするために、化学反応を考慮可能な新親モンテカルロ計算プログラムの開発に成功した。

研究成果

• [文献書誌] H.Yoshida, N.Matsushita, Y.Kato, T.Hattori: "Active sites in sol-gel prepared silica-alumina for photoinduced non-oxidative methane coupling"Phys.Chem.Chem.Phys.. 4. 2459-2465 (2002)
• [文献書誌] H.Yoshida, M.G.Chaskar, Y.Kato, T.Hattori: "Fine structural photoluminescence spectra of silica-supported zirconium oxide and its photoactivity in direct methane conversion"Chem.Commun.. 2002. 2014-2015 (2002)
• [文献書誌] N.Iwasa, N.Takezawa: "New supported Pd and Pt alloy catalysts for steam reforming and dehydrogenation of methanol"Topics in Catalysis. 22. 223-232 (2003)
• [文献書誌] N.Iwasa, T.Mayanagi, W.Nomura, M.Arai, N.Takezawa: "Effect of Zn addition to supported Pd catalysts in the steam reforming of methanol"Applied Catalysis A : General. (印刷中).
• [文献書誌] N.Katada, H.Fujinaga, Y.Nakamura, K.Okumura, K.Nishigaki, M.Niwa: "Catalytic Activity of Mesoporous Silica for Synthesis of Methyl N-Phenyl Carbamate from Dimethyl Carbonate and Aniline"Catal.Lett.. 80. 47-51 (2002)
• [文献書誌] N.Katada, T.Doi, T.Shinmura, S.Kuroda, M.Niwa: "Catalytic Activity of Gallium-Loaded ZSM-5 Zeolite for Synthesis of Aniline from Phenol and Ammonia"Stud.Surf.Sci.Catal.. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] S.Sugiyama, H.Mitsuoka, T.Shono, T.Moriga, H.Hayashi: "Effects of Redox of Cu-Species in Copper-Strontium Hydroxyapatites on the Oxidative Dehydrogenation of Propane"J.Chem.Eng.Jpn.. 36・2. 210-215 (2003)
• [文献書誌] S.Sugiyama, T.Shono, D.Makino, T.Moriga, H.Hayashi: "Enhancement of the Catalytic Activities in Propane Oxidation and H-D Exchangeability of Hydroxyl Groups by the Incorporation with Cobalt into Strontium Hydroxyapatites"J.Catal.. (印刷中).
• [文献書誌] S.Nishiyama, M.Yamamoto, H.Izumida, S.Tsuruya: "Liquid Phase Reduction System of Carbonyl Compounds by Environment-Friendly Hydrogen Donors"The Proceedings of 9th APCChE Congress. 257 (2002)
• [文献書誌] M.Nagai, H.Tominaga, A.Irisawa, S.Omi: "Deactivation Modeling of Nitrided and Sulfided Molybdena-Alumina Catalysts during the Hydrodesulfurization of Dibenzothiophene"ISCRE17. M80 (2002)
• [文献書誌] K.Hada, M.Nagai, S.Omi: "Characterization of Cobalt Molybdenum Nitrides for Thiophene HDS by XRD, TEM, and XPS"J.Catal.. 207. 10 (2002)
• [文献書誌] M.Kuboら他6名: "A Quantum Molecular Dynamics Simulation Study of the Hydrolysis Step in Sol-Gel Process"J.Phys.Chem. B. 107. 1518-1524 (2003)
• [文献書誌] Y.Luo, X.Wan, Y.Ito, S.Takami, M.Kubo, A.Miyamoto: "A Density Functional Theory Calculation on Lanthanide Monosulfides"Chem.Phys.. 282. 197-206 (2002)