低温プラズマ場による触媒活性種の高機能化

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13126220
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 千葉工業大学
• 研究代表者: 尾上 薫 千葉工業大学, 工学部, 教授 (40265468)
• 研究分担者: 山口 達明 千葉工業大学, 工学部, 教授 (70083871)
• キーワード: マイクロ波 / プラズマ / メタン / 触媒

研究概要

流通式マイクロ波プラズマ反応装置を用いた.詳細は次の通りである.マイクロ波(2.45GHz)は導波管(縦54.6mm,横109.2mm)を通じて,垂直に設置した円筒型石英製反応管(内径25mm,長さ300mm)の中央部に照射してプラズマを生成させた.触媒は管中央部に充填し,クエンチ処理で得られた生成物の分析はGCおよびGC-MSで行った.GCの検出器はキャピラリーカラムを接続したFID, TCDを用いた.その結果,以下の知見を得た.
[1]無触媒系プラズマ反応によるメタンの二酸化炭素による改質 プラズマ反応装置の特性因子としてマイクロ波照射出力,照射時間,照射断面積,反応管径に着目した.供給ガスとしてメタン,酸素,水蒸気,一酸化炭素,二酸化炭素をそれぞれ任意で混合させて実験を行った結果,プラズマ生成後の元素の組み合わせに選択性があることを確認した.具体的には,C, H, O元素が反応系内に存在する場合,OはCと選択的に結合し,生成物としては水素,一酸化炭素として得られることを明らかにした.また供給ガスの特性因子として,ガス混合比を変化させることで生成物分布が影響を受けることを明らかにした.
[2]触媒反応が関与したプラズマ反応によるメタンの改質法の開発 メタン/二酸化炭素を原料とした常圧下での触媒反応においてRh-FePO_4, MoO_3/SiO_2, Rh/MgOなどを用い,含酸素化合物の合成に対する有効性の基礎研究として,メタン/酸素,メタン/二酸化炭素およびメタン/水蒸気系で減圧下の反応を行った結果,原料酸素種の違いによって酸化力が異なることを明らかにした.

研究成果

• [文献書誌] Onoe et al.: "Effects of scale-up factor on characteristics of methane dehydrogenative coupling using a thermal diffusion column reactor"Journal of the Japan Petroleum Institute. 45. 10-14 (2002)
• [文献書誌] 尾上ら: "マイクロ波プラズマ法を用いたメタンの転換反応"産業技術国際交流会 マイクロ波効果・応用シンポジウム 講演要旨集. 78-79 (2001)
• [文献書誌] 尾上ら: "メタンプラズマを用いた褐炭の転換反応"産業技術国際交流会 マイクロ波効果・応用シンポジウム 講演要旨集. 192-193 (2001)
• [文献書誌] Onoe et al.: "Development of the hybrid conversion system between methane and brown coal using microwave plasma"The 12^<th> CRC International Symposium on "Advanced Chemical Conversion of methane". 52-53 (2001)
• [文献書誌] Onoe et al.: "Conversion of biogas(CO2+CH4) to synthesis gas(CO+H2) by a thermal diffusion column reactor with catalyst loaded pyrogen"The 12^<th> CRC International Symposium on "Advanced Chemical Conversion of methane". 50-51 (2001)
• [文献書誌] Onoe et al.: "Development of thermal diffusion column reactor using carbon-rod pyrogen"International Catalyst Conference 2001 abstracts. 46-48 (2001)