スラリー相におけるFT合成用バイモダル触媒の機能制御

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13126208
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 椿 範立 富山大学, 工学部, 教授 (00272401)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米山 嘉治 富山大学, 工学部, 講師 (30240386)
• Keywords: バイモダル担体 / 触媒 / フィッシャー・トロプシュ反応

Research Abstract

高機能性触媒用の担体として大小2種類の細孔(メソとミクロ径)を持つバイモダル担体の作成研究を行い,作成したバイモダル担体からコバルト担持触媒を調製し,その液相フィツシャートロプッシュ合成反応(FT合成)に対する触媒活性を調べた。バイモダル触媒のメソポアは触媒細孔内での反応物と生成物の拡散速度を向上させ,ミクロポアは高比表面積と活性金属の高分散を促進させると考えられ,このようなバイモダル担体が生成できれば,今までにない高機能な触媒が調製できると考えられる。
メソポア(細孔径50nm)を持つ市販のシリカゲルにシリカゾルを含浸させ,分解させることにより,バイモダルシリカゲル担体の調製を行った。生成したバイモダル担体には細孔径が6nmと45nmの2つの細孔が存在した。45nmの細孔は元のシリカゲルに由来し,6nmのものはシリカゾルから新たに生成したものと考えられた。比表面積も元のシリカゲルの70m^2/gから106m^2/gへと大幅に増加した。これは担体細孔内に新たに生成したミクロポアによるものと推察された。シリカ担体のメソポア内にミクロポアが生成すると,細孔容積は減少すると予想されたが,バイモダル担体の細孔容積は元のシリカゲルの1.0ml/9から0.4ml/9へと大きく減少しており,ミクロポアはメソポア内で生成したことを強く示唆していた。これらのことから調製した担体はバイモダル構造を持つと考えられた。
バイモダル担体の調製に成功したため,この担体にコバルトを坦持させて触媒を調製し,温度制御のし易い液相FT合成での触媒活性を調べた。コバルト担持バイモダル触媒はコバルト担持後もバイモダル構造を持ち,表面積が高く,コバルト金属粒子径は小さいという特徴を持っていた。FT合成ではバイモダル触媒はCO反応率が32%と,元のシリカゲルや小さい細孔径(6nm)のみを持つシリカゲルから調製した触媒よりも2から3倍触媒活性が高く,メタンとCO2選択率は5%以下とバイモダル触媒に期待された高性能を示すことが分かった。
これらのことから,バイモダル触媒は理論から予想されたような高機能性触媒であることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] N.Tsubaki, Y.Zhang, S.Sun, H.Mori, Y.Yoneyama, X.Li, K.Fujimoto: "A. new methhd of bimodal support preparation and its application in Fischer-Tropsch synthesis"Catalysis Communication. 2. 311-315 (2002)
• [Publications] Yi Zhang, Yoshiharu Yoneyama, Noritatsu Tsubaki: "Simultaneous Introduction of Chemical Effect and Spatial Effect via a New Bimodal Catalyst Support Preparation Method"Chemical Communications. (投稿中).