高速昇温下におけるモリブド珪酸の構造変化とメタン水蒸気反応場の創製

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13126209
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 上野 晃史 静岡大学, 工学部, 教授 (30135420)
• 研究分担者: 東 直人 静岡大学, 工学部, 助教授 (50192464)
• キーワード: メタン / 部分酸化 / ホルムアルデヒド / 直接合成 / モリブド珪酸 / 触媒昇温速度 / モリブデン損失 / β型酸化モリブデン

研究概要

触媒昇温過程におけるモリブド珪酸の構造変化:本研究に用いるシリカ担持モリブド珪酸触媒は、水蒸気過剰雰囲気下でメタンの部分酸化に有効に作用することをすでに見出している。しかし、本触媒が有効に作用するためには、触媒を反応温度である600℃にまで昇温するときの昇温速度に大きく影響される。毎分60℃以下の低速度で昇温した場合は触媒中のモリブド珪酸は全て酸化モリブデンとなり、メタン転化率が著しく低くなるためホルムアルデヒドの収率も低い値となる。一方、毎分100℃という高速で昇温した場合には、メタン転化率が約20%、ホルムアルデヒド収率が約18%という好結果が得られる。X線回折で検討したところ、高速昇温した場合はそれまで観測されなかったβ型酸化モリブデンが観測された。β型酸化モリブデンはメタノールの部分酸化に有効な触媒となることが報告されているので、メタン部分酸化反応においてもどこかの素過程で有用に作用しているものと結論した。
触媒昇温過程におけるモリブデンの損失:高速昇温した場合はβ型酸化モリブデンが生成するだけではなく、共存するα型酸化モリブデンの微結晶である。微結晶のα型酸化モリブデンは水蒸気雰囲気下でシリカと反応し、モリブド珪酸を再生することができる。一方、低速昇温した場合は生成するα型酸化モリブデンの結晶は大きく、水蒸気雰囲気下でもモリブド珪酸を再生することができず反応系外に昇華・飛散する。そこで、種々の速度で600℃まで昇温したあとの触媒についてモリブデン損失量を測定したところ、毎分100℃で昇温した触媒では約10%の損失であったのに対し、毎分40℃のものでは約20%、毎分10℃のものでは約30%ものモリブデンが損失していることが確認できた。高速昇温はモリブデンの損失抑制の面でも有効であることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] 木戸亜矢子, 岩本絋幸, 東直人, 上野晃史: "メタンの部分酸化に及ぼす触媒昇温速度の影響"触媒. 43巻6号. 485-487 (2001)
• [文献書誌] A.Kido, H.Iwamoto, N.Azuma, A.Ueno: "Effects of Catalyat-hesting Rates apon the activity of srlica-suppepted siliconolybdic acid catslysts"Catalysis Survey from Japan. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] T.Sugino, A.Kido, N.Azuma, A.Ueno: "Partial cxidation of Methanc on silica-sapported silicomdybdic acid catalysts"J. Catalysis. 190. 118-127 (2000)
• [文献書誌] A.Ueno: "Partialtxidation of Methane over silicomolybdic acid catalysts"Catalysis. 15. 185-213 (2000)
• [文献書誌] 上野晃史: "メタンの部分酸化用触媒の研究"表面科学. 21巻10号. 666-672 (2000)
• [文献書誌] 上野晃史他: "NTS出版"天然ガスの高度利用技術. 770 (2001)