新規な高純度水素製造プロセス開発を目的としたメタノールの液相改質反応

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18560742
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 宮尾 敏広 神奈川大学, 工学部, 助教 (90312090)
• 研究分担者: 内藤 周弌 神奈川大学, 工学部, 教授 (20011710)
• キーワード: 水素結合 / メタノール / 液相改質反応 / 高純度水素

研究概要

添加効果の検討:本年度はまず、中性のSiO_2担体に担持した種々の8-10族金属触媒によるメタノールの液相改質反応を行った。これら触媒表面金属原子当りの速度定数であるTOFの活性序列は、Pt>Rh>Os>Ru>Ni>Ir=Pdであった。さらにこれら触媒に対するReの添加効果を検討した。全ての触媒において顕著に活性は向上し、活性序列はPt>Rh>Ir>Ru>Os>Ni>Pdとなり、CO_2選択率は90%以上と高選択性を示した。特にIr-Re/SiO_2触媒は無添加触媒の結果と比較すると一桁以上TOFが向上し、また、副生成物であるCO生成はなくCO_2選択率は99%を越える選択性を示した。Re添加による活性向上の要因は、水和の過程を選択的に進行させており一部脱水素されたメタノールの逐次的な脱水素によるCO生成過程が抑制され、CO_2への高い選択率を示すものと考えられる。
担体効果:TiO_2およびAl_2O_3に担持したPtに対するMoやFeの添加効果を検討した。全ての添加触媒で活性が大きく向上し、特に逐次含浸のMo添加が最も顕著な効果を示した。大きな活性向上を示したPt-Mo、Pt-Feでは、Pt/TiO_2よりも高分散な状態となっていることから担体上に形成される添加物のモノレイヤー層がPt金属の微粒子化を促し、高活性発現に寄与していることが示唆された。続いて担体をAl_2O_3、添加物としてFeに着目し、添加物のより詳しい存在状態を検討するため、Pt/Al_2O_3触媒に対するFe添加効果を検討した。逐次含浸によるPt-Fe(1:1)触媒で活性は大きく向上したが、Feを過剰に添加した(1:10)触媒では活性は減少した。XANES測定の結果からPt-Fe(1:10)触媒は金属FeとFe酸化物モノレイヤーの混合物であることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] The role of additives in the catalytic reduction of NO by Co over Pd-In/SiO_2 and Pd-Pb/SiO_2 catalysts (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Hirano, Y.Ozawa, T.Sekido, H.Ogino, T.Miyao, S.Naito
  • 雑誌名: Appl.Catal.A, General 320 ページ: 91-97
• [雑誌論文] Surface modification of Ni catalysts with trace Pd and Rh for oxidative steam reforming of methane (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Mukaiminato, B.Li, S.Kado, T.Miyao, S.Naito, K.Kunimori, K.Tomishige
  • 雑誌名: Appl.Catal.A, General 318 ページ: 252-264
• [雑誌論文] Surface modification of Ni Catalysts with trace Pt for oxidative steam reforming of methane (2007)
  • 著者名/発表者名: B.Li, S.Kado, Y.Mukaiminato, T.Miyao, S.Naito, K.Tomishige
  • 雑誌名: J.Catal. 245 ページ: 144-155
• [雑誌論文] Unique adsorption and catalytic behavior of H_2 and CO over hollow sillice-Rh, -Ir, and -Tu nanocomposites (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Naito, K.Minoshima, T.Miyao
  • 雑誌名: Topics in Catalysis 39 ページ: 131-136
• [雑誌論文] Development of Ni catalysts for tar nemoval by steam gasification of biomass (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Kimura, T.Miyazawa, T.Miyao, S.Naito, K.Kunimori, K.Tomishige
  • 雑誌名: Appl. Catal. B, Environmental 68 ページ: 160-170
• [雑誌論文] Preparation of hollow silica-Rh, -Ir, and -Rh/Ir-bimetallic nanocomposites by reverse micelle technique (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Naito, K.Minoshima, Y.Kurakawa, T.Miyao
  • 雑誌名: Scientific Bases for the Preparation of Heterogeneous catalysts 162 ページ: 63-70
• [雑誌論文] Remarkable suppot effect for liquid phase methanol Reforming with water over supported Pt-Ru Catalysts (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Miyao, M.Yamauchi, H.Narita, S.Naito
  • 雑誌名: Appl.Catal.A, General 299 ページ: 285-291
• [雑誌論文] Oxidative steam reforming of methane under atmospheric and pressurized conditions over Pd/NiO-MgO solid solution catalysts (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Murunnabi, Y.Mukainakano, T.Miyao, S.Naito, K.Tomishige
  • 雑誌名: Appl.Catal.A, General 308 ページ: 1-12
• [雑誌論文] Temperature Profile of catalyst bed during oxidative steam reforming of methane over Pt-Ni bimetallic catalysts (2006)
  • 著者名/発表者名: B.Li, S.Kado, T.Miyao, S.Naito, K.Kunimori, K.Tomishige
  • 雑誌名: Appl.Catal.A, General 304 ページ: 62-71
• [雑誌論文] The CO-H_2 and CO-H_2O reactions over TiO_2 nanotubes filled with Pt metal nanoparticles (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Sato, M.Koizumi, T.Miyao, S.Naito
  • 雑誌名: Catalysis Today 111 ページ: 164-170
• [雑誌論文] A study on the Water-gas-shift reaction over Ir/TiO_2 and Ir-Re/TiO_2 catalysts (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Sato, Y.Soma, T.Miyao, S.Naito
  • 雑誌名: Appl.Catal.A, General 304 ページ: 78-85
• [雑誌論文] Irfraned spectroscapic study on the reaction mechanism of CO hydrogenation over Pd/CeO_2 (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Naito, S.Aida, T.Kasahara, T.Miyao
  • 雑誌名: Research on Chemical Reaction Intermediates 32 ページ: 279-290
• [雑誌論文] Catalytic Performance and Characterization of RhVO_4/SiO_2 for Hydroformylation and CO Hydrogenation (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Yamagishi, I.Furikado, T.Miyao, S.Naito, K.Tomishige, K.Kunimori
  • 雑誌名: J.Mol.Catal.A, Chemical 244 ページ: 201-212
• [雑誌論文] Marked Addition Effect of Re upon the Water Gas Shift Reaction over TiO_2 supported Pt,Pd and Ir Catalysts (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Sato, K.Terada, Y.Soma, T.Miyao, S.Naito
  • 雑誌名: Catal.Commun. 7 ページ: 91-95
• [雑誌論文] Remarkable effect of addition of In and Pb on the reduction of H_2O by CO over SiO_2 supported Pd Catalysts
  • 著者名/発表者名: T.Hirano, Y.Kazahaya, A.Hakanura, T.Miyao, S.Naito
  • 雑誌名: Catal.Lett (in press)
• [雑誌論文] Marked effect of In, Pb and Ce addition upon the reduction of No by Co over SiO_2 supported Pd catalysts
  • 著者名/発表者名: T.Hirano, Y.Ozawa, T.Sekido, T.Ogino, T.Miyao, S.Naito
  • 雑誌名: Catal. commun. (in press)