協奏的酸塩基複合ナノ構造を有するメタン酸化カップリング触媒の創成

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K05294
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 羽田 政明 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70344140)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: メタン酸化カップリング反応 / 酸塩基複合化触媒 / ペロブスカイト / サステイナブルケミストリー / 触媒機能解析 / 触媒・化学プロセス

研究成果の概要

Y2O3に酸化セリウムを複合化することでメタン酸化カップリング活性が向上した。酸化セリウムはY2O3マトリックス中にナノ分散しており、その高い分散性がメタン酸化カップリング活性の発現に重要であった。酸化セリウムがナノ分散することによりルイス酸点の発現が期待され、Y2O3の塩基点と酸化セリウムの酸点が協奏的に作用することにより高い触媒機能が発現するものと推察した。またAサイトにLaを置換したLaBO3型ペロブスカイト触媒についても検討し、BサイトにAl, Ga, In, Ybを置換した触媒が高い触媒活性を示すこと、XPSにより同定した表面酸素種が活性発現に寄与することを明らかにした

自由記述の分野

触媒化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

メタン酸化カップリング反応は資源量が豊富なメタンから化学品を直接合成する反応で、1980年代から継続的な研究が実施されているが、未だ実用化に資する触媒は開発されていない。実用化に繋がるブレークスルーを実現するためには新しい観点からの研究が必要である。本研究は異種反応における活性点の類似性から新規触媒の開発に繋げることに着眼して開始した研究で、環境浄化触媒として広く研究されている酸化セリウム系やペロブスカイト系の触媒についてメタン酸化カップリング活性の発現に繋がる特性を明らかにしている。学術的にも新しい取り組みであると考えており高活性触媒の開発に繋がることを期待している