| Research Abstract |
本研究では,エネルギーの効率的な利用と省エネルギーを実現する環境負荷低減型の化学反応システム,具体的には反応器の金属面を直接触媒化した壁面型触媒反応システムの構築を目的としている。昨年度の研究において,構築のために最適なプレート型触媒の創製に成功している。今年度はこの触媒の詳細な物性測定を行ない,活性発現の要因について検討した。また,本システムを具体的に構築する際に必要となる反応速度論的なデータを,動力学測定によって集積した。それらの結果を以下に列記する。
1.無電解めっきで調製したCu-Fe/Zn系プレート型触媒の高いメタノール改質特性や高いCOシフト活性は,下地層としてめっきした亜鉛が表面層に移動し,Cu-Znの活性サイトを構築することが寄与している。特に,触媒を酸化処理することで亜鉛の移動は顕著となり,表面上でのCu-Znサイトの形成も多くなると推論された。本プレート型触媒が,通常の銅系触媒とは異なる特性を示す要因である。
2.FT-IR測定による吸着種の観察から,Cu-Znサイトが多く形成された触媒の表面上に吸着した活性中間体,メタノール改質の場合はメトシキ基,シフト反応の場合はフォーメート基,は反応性が非常に速いことが考えられた。
3.Cu-Fe/Zn系プレート型触媒は,活性の経時劣化後に触媒を再酸化することで活性が回復する。この要因は,反応の進行に伴い一度シンタリングを起こした表面層が,再酸化処理を施すことで再び粒子状の表面層に回復するためである。触媒化学的に非常に興味深い現象が起こっていると考えられた。
4.Cu-Fe/Zn系プレート型触媒上での水蒸気改質の反応速度は,メタノール分圧に0次,水分圧に0.6次で近似でき,生成物である水素と二酸化炭素の分圧に対してはともに-0.5次であった。また,この触媒上でのCOシフト反応の速度は,一酸化炭素分圧に-0.3次,水分圧に0.5次で近似でき,生成物の水素分圧には-0.6次,二酸化炭素分圧には-0.3次で近似できた。そして,改質反応の活性化エネルギーは約80kJ/mol, COシフト反応のそれは57kJ/molと推算された。
|
