研究課題
石油代替資源として期待されるメタンから，エチレン，プロピレンやブタジエンなど軽質オレフィンに転換する革新的メタン転換システムの創生が求められている。本研究は，熱エネルギーと光エネルギーを併用することで，メタンからオレフィンに高効率に転換する新規な化学プロセスの創出を目指し，そのプロセスに必要な触媒の創製を目的とした。このような光エネルギーと触媒反応を併用するメタン転換技術の創生は，世界初の試みであり，実現すれば従来型のメタン転換技術では達成できなかった夢の高効率変換型触媒になる。新規なメタン転換技術の創出に必要な触媒システムを開発すべく，はじめに熱エネルギーのみを利用したメタンの脱水素カップリングを実施し，さらに熱エネルギーと光エネルギーを併用したメタン転換を行なった。熱エネルギーのみによるメタン転換を実施した結果，鉄やコバルト，ニッケルなどの遷移金属系触媒は，脱水素カップリング反応に対して活性を示さず，メタンの転換が困難であることがわかった。一方，貴金属触媒によるメタンの転換を実施した結果，Pd系触媒が脱水素カップリングに対して活性を示すことがわかり，僅かではあるもののエチレンやアセチレンなどC2化合物を生成することが判明した。続いて，熱エネルギーと光エネルギーを併用する反応システムを構築し，反応特性評価を行なった。無触媒条件下では全く反応が進まなかったが，遷移金属触媒や貴金属触媒を用いることにより反応の進行が確認された。遷移金属を触媒として用いた場合には反応生成物が僅かであったが，Pd系触媒を用いた場合には比較的多量の生成物が得られ，Pdが本反応系において有効であることが明らかになった。
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Journal of the Japan Petroleum Institute
巻: 63(4) ページ: -
Applied Catalysis A: General
巻: 587 ページ: 117238～117238
10.1016/j.apcata.2019.117238
