2016 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular level studies of advanced phosphide catalysts with high activity in hydrodeoxygenation
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26289301
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大山 茂生 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50572939)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阪東 恭子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (50357828)
高垣 敦 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30456157)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 水素化脱酸素 / バイオオイル / 遷移金属リン化物触媒 / 環状エステル / in situ XAFS / 反応機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ＭＣＭ－４１担持ニッケルリン化物触媒を用いた水素化脱酸素反応を行った。基質には環状エステルであるγバレロラクトンをバイオマス熱分解油（バイオオイル）のモデル化合物として用いた。接触時間分析により反応経路を明らかにした。γバレロラクトンからペンタン酸への開環反応が本反応における律速段階であることがわかった。その後、ペンタナールへ変換され、さらに脱カルボニル化によりn-ブタンが、あるいは水素化によりn-ペンタンが生成した。水素およびγバレロラクトンの分圧依存性を検討したところ、反応速度式はLangmuir-Hinshelwood機構で表現できることがわかった。全体の転化率は水素分圧とともに向上しており、水素化反応が律速段階を含んでいることと一致した。水素雰囲気および窒素雰囲気においてin situ赤外分光測定を行ったところ、水素雰囲気下にて吸着種のCH2基の量が増大していったことから、ペンタン酸への開環反応による反応機構と一致した。また、in situ XAFS測定では、反応中にNiδ＋種が見られた。これはカルボン酸などの電子吸引性の含酸素種が吸着したためと考えられる。これらの結果により、反応機構の全体像を示すことができた。
次に、NiとMoからなる合金リン化物触媒を種々調製し、その触媒活性について検討した。XRD測定によりNiとMoからなる合金リン化物の形成を確認した。COパルス測定およびIRでのCO吸着を用いて、それぞれの金属種の活性サイト数を評価した。Niサイト数を基準にターンオーバー速度にて各種触媒の活性を比較したところ、Ni2Pが最も活性が高く、Ni含有量の低下とともに活性は低下した。そのため、Niサイトが律速段階に寄与する主な活性サイトであると結論した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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