In situ spectroscopic analysis of active site of CO2 hydrogenation catalysts

CO2加氢催化剂活性位点的原位光谱分析

• 批准号: 19F19807
• 负责人: 清水 研一
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-11-08 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19807/
• 关键词: 逆水性ガスシフト; 二酸化炭素; 白金; 触媒

逆水性ガスシフト(RWGS)反応は, 工業的な合成ガス製造法である．本反応に有効な触媒開発における課題は, 低温域におけるCO生成速度の向上と副生成物としてのCH4の生成抑制である．我々の研究グループでは，TiO2担持MoOx担体にPtを担持した触媒(Pt/MoOx/TiO2)が様々な水素化反応に有効であることを報告してきた．本研究ではこのPt/MoOx/TiO2触媒がRWGS反応にも有効であることを見出した．担体であるMoO3(10)/TiO2 (Mo = 10 wt%)は，(NH4)6Mo7O24・4H2O 及びTiO2を前駆体として含浸法により調製した．Ptの担持は，Pt(NH3)2(NO3)2硝酸水溶液を用いてPt担持量が3 wt%となるように含浸法で行った．石英反応管に触媒50 mgを充填し，前処理をH2雰囲気下300 °Cで0.5 h行った．反応ガス組成は (H2/CO2/He/N2 = 40/10/40/5 mL/min)とし，反応温度250 °Cで活性測定を行った．生成物はTCD-GCを用いて分析した．MoO3(10)/TiO2とPt(3)/MoOx(10)/TiO2のHAADF-STEM観察から，MoOx種は粒子を形成せず, TiO2上に高分散に分布していることが明らかになった．Ptは，MoO3種に被覆された担体上に平均粒子径2.6 nmのナノ粒子として担持されていた．RWGS反応の活性試験を行った結果，Pt/MoOx(10)/TiO2触媒が最も活性が高いことが分かった．In situ Mo K殻 XANES測定によりMoOx種の酸化還元を研究中である. 予備実験より、Pt(3)/MoOx(10)/TiO2触媒にCO2を導入すると，XANESは高エネルギー側へシフトした．これは, MoOx種がCO2により酸化されることを示している.

Reverse water resistance sewage (RWGS) reaction, industrial synthetic sewage manufacturing method. This reaction is an effective catalyst to open up the problem of CO generation rate in the low temperature range and the generation of by-product CH4 is suppressed. I am doing research on TiO2 supporting MoOx carrier and Pt supporting catalyst (P t/MoOx/TiO2) Hydrogenation reaction is effective and the report is valid. This study shows that the Pt/MoOx/TiO2 catalyst is effective in RWGS reaction. The carrier is MoO3(10)/TiO2 (Mo = 10 wt%), (NH4)6Mo7O24・4H2O and TiO2 are prepared by impregnation method. Pt is supported, and the Pt (NH3) 2 (NO3) 2 nitric acid aqueous solution is used. The Pt supporting amount is 3 wt% and the impregnation method is used. The quartz reaction tube was filled with 50 mg of catalyst, and the pretreatment was performed at 300 °C for 0.5 h in H2 atmosphere. The reaction composition is (H2/CO2/He/N2 = 40/10/40/5 mL/min). The reaction temperature is 250 °C and the activity is measured. The product was analyzed by TCD-GC. MoO3(10)/TiO2 and Pt(3)/MoOx(10)/TiO2のHAADF-STEM observation is done, MoOx species are formed and particles are formed, Highly dispersed distribution on TiO2. Pt and MoO 3 species are coated on the carrier, and the particles with an average particle diameter of 2.6 nm are supported on the carrier. The results of the RWGS reaction activity test showed that the Pt/MoOx(10)/TiO2 catalyst has the highest activity and the highest score. In situ Mo K shell XANES determination of acidification and reduction of MoOx species is under study. Preparation for the introduction of CO2 catalyst, Pt(3)/MoOx(10)/TiO2 catalyst, and XANES high-temperature side catalyst.これは, MoOx species がCO2 によりacidification されることをshows している.