Elucidation of remarkable catalytic activity increasing effect of coking in the direct dehydrogenation of isobutane

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05221
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27030:Catalyst and resource chemical process-related
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: SUGIYAMA Shigeru 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (70175404)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 雅裕 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (80274257) ; 霜田 直宏 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (50712238)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: アルカン / アルケン / 脱水素 / 炭素析出 / 酸化ニッケル触媒 / アルミナ担体 / 触媒劣化耐性 / 繊維状炭素

Outline of Final Research Achievements

Generally, when a solid catalyst is used to dehydrogenation of alkanes to the corresponding alkenes, the active sites of the catalyst are covered with carbon deposition with time-on-stream, resulting in a drastic decrease in catalytic activity. However, in the present study, it was confirmed that the dehydrogenation of ethane, propane and isobutane to ethylene, propylene, and isobutene, respectively, using a loading of 15-20% of nickel oxide catalyst supported on alumina showed a dramatic improvement in the yield of those alkenes with time-on-stream. It was confirmed that metallic nickel as an active species was highly dispersed on fibrous carbon deposition formed on the catalyst as carbon deposition, resulting in a dramatic improvement of the activity.

Free Research Field

触媒プロセス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

主として燃料として用いるアルカンをアルケンにできると、様々な原料となるため、特に固体触媒を用いて製造されている。欠点として、反応を継続すると触媒が炭素析出によって覆われ、活性が長続きしないことがあげられる。本研究では、アルミナに担持した酸化ニッケル触媒を用いると、炭素析出が繊維状となり、その表面に活性種である金属ニッケルが高分散状態で形成され、反応とともに活性が劇的に改善することを明らかにした。