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触媒反応器としてのマイクロリアクター設計に当たっては、マイクロチャンネル内に精密な触媒反応場をいかに構築するかが大きな課題である。本研究では、シリコン基板上に作製したマイクロチャンネルの内部に直接触媒活性点を構築する手法を開発することを目的とした。
触媒のスクリーニングは担体成分としてのアルミナおよび触媒成分としての白金をシリコン小片の上に様々な手法で担持して行った。パイレックス製の反応管に小片を充填し、通常の流通管型反応器中で、プロパンおよびシクロヘキサンの脱水素反応をモデルとしておこなった。
シリコン基板を1000℃で空気中にて加熱し、表面にSiO薄膜を形成させてから、塩化白金酸水溶液を担持した。6時間処理が、最も高い活性を与えた。処理時間はSiO_2層の厚みに影響を与えることから、活性の促進にはSiO_2層の厚みに最適地があるものと推定された。
6時間酸化前処理した基盤に、アルミナを担持してから、白金を担持したところ、シクロヘキサンの反応率は大きく向上した。反応率と選択性はアルミナ担体の調製法に大きく依存した。水を溶媒としたゾル・ゲル法で調製したアルミナは最も高い反応率を示したが、分解活性が優先した。アルコール溶媒を用いたゾル・ゲル法やミスト熱分解法で調製したアルミナは、安定した脱水素活性を示した。条件によって、シクロヘキセン選択率が高い点が、注目される。
マイクロリアクターの液相反応系への応用についても検討を開始した。
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