| Research Abstract |
異なる触媒を一体化して複合反応場を作ることによって,触媒機能の協同効果および反応分離効果の同時実現が可能になり,斬新な触媒反応空間を創出できる。本研究は,触媒粒子表面にゼオライト膜を生成させ,卵型の構造を持つカプセル型の触媒反応場を設計した。コアである触媒と表面のゼオライト触媒膜に別々の反応及びin situ分離効果を持つ。
合成ガスは,COとH_2の混合ガスであり,触媒で有機燃料に変換することが出来る。合成ガスは,石油以外の有機資源から作ることが出来るため,有機燃料は石油代替効果が非常に高い。ジメチルエーテル(DME)は物性が,LPGに似ており,セタン価も高いことから,LPGや軽油の代替燃料として期待されている。
本年は,合成ガスからジメチルエーテルの直接合成(一段階合成)を行うためのカプセル触媒の開発を行った。通常DMEは,合成ガスからメタノールを合成し,メタノールの脱水反応を経て,二段階反応で合成される。DME合成の効率は一段階反応の方が高いが,有効な触媒の開発はまだ行われていない。開発するカプセル触媒は,コアに銅/酸化亜鉛系のメタノール合成触媒を用い,膜部分に固体酸触媒であるゼオライトを持つ。合成ガスは,ゼオライト膜を透過して,コア部分のメタノール合成触媒に到達し,メタノールが合成される。生成したメタノールはゼオライト膜を透過する際に,ゼオライトの酸点で脱水反応を受け,DMEが生成する。
触媒調製はICI社のメタノール合成触媒に水熱合成で,HZSM-5被膜を合成した。水熱合成は180℃で,テフロン製の高圧反応器で行った。生成したカプセル触媒は,白い薄膜で覆われており,XRD分析や表面のEDX分析から,生成した薄膜はHZSM-5であり,この触媒は表面がHZSM-5で完全に覆われたICI触媒であることが分かった。
今回の触媒開発により,DME合成用のカプセル触媒の開発に成功した。
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