マイクロエマルション法を用いる担持金属触媒のナノ構造制御

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760576
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 張 い 富山大学, 工学部, 助手 (40345559)
• Keywords: バイモダル / FT合成 / ジルコニア / アルミナ / コバルト

Research Abstract

バイモダル触媒担体は大,小二種類の細孔径を同時に有するバイモダル担体である。大きな細孔は反応ガスの触媒粒子内拡散と,生成物の触媒外部への拡散を促進し,小さな細孔は高比表面積と担持される金属粒子の高分散状態を維持する。従来のバイモダル担体の調製法は一、二種類の金属酸化物担体の調製に限定されており、任意な金属酸化物に適用できる汎用調製法が望まれている。しかも従来の方法ではマクロポアのサイズが大きすぎて、バイモダル効果が低下する傾向があり、一部の調製法では王水など環境に不利な試薬を使っている。
我々が開発した方法は決まったサイズのマクロポアの中でミクロポアを形成する方法であり、使われるゾルも水溶液かアルコール溶液である。しかもマクロポアの材料とミクロポアの材料が異なっても調製可能である。
第一段階として、マクロポアを有するシリカゲルにシリカゾルを導入し、シリカのみのバイモダル触媒担体を調製し、コバルトを担持させた。液相FT反応ではバイモダル触媒の優位を確認した。第二段階としてシリカゾルの代わりにジルコニアゾル或いはアルミナpolymer complex solutionを用いて、ヘテロ構造を併有するシリカ-ジルコニア、また、シリカ-アルミナのバイモダル担体を調製し、コバルト担持後、FT反応では極めて高い活性を実現した。その原因はバイモダルの空間効果以外、FT反応の助触媒であるジルコニア、また担持金属の分散度が向上できるアルミナも反応に大きく貢献したと考えられる。触媒の構造特性と金属粒子径の差異を調べるため、物理吸着と化学吸着、XRD、FT-IR、TPR等の触媒キャラクタリゼーションを行った。

Research Products

• [Publications] Y.Zhang, Y.Yoneyama, K.Fujimoto, N.Tsubaki: "Chemical Effect and Spatial Effect of New Bimodal Catalysts for Fischer-Tropsch Synthesis"J.Chem.Eng.Jpn.. 36. 874-880 (2003)
• [Publications] Y.Zhang, Y.Yoneyama, N.Tsubaki: "Bimodal Porous Silica Prepared by Pore-Filling of Silica Sol"Journal of Japan Petroleum Institute. 46. 335-338 (2003)
• [Publications] Y.Zhang, Y.Yoneyama, K.Fujimoto, N.Tsubaki: "A New Preparation Method of Bimodal Catalyst Support and Its Application in Fischer-Tropsch Synthesis"Topics in Catalysis. 26. 129-137 (2003)
• [Publications] M.Shinoda, Y.Zhang, Y.Yoneyama, K.Hasegawa, N.Tsubaki: "New Bimodal Pore Catalysts for Fischer-Tropsch Synthesis"Fuel Processing Technology. In press.