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 hydrophobic ガスシフト(RWGS) reverse 応, industrial な synthesis ガス manufacturing method である. This anti 応 に have sharper な catalyst open 発 に お け る topic は, cryogenic domain に お け る の CO generation speed up と deputy products と し て の CH4 の generated inhibit で あ る. I 々 の research グ ル ー プ で は, TiO2 bear hold MoOx supporter に Pt を bear hold し た catalyst (Pt/MoOx/TiO2) が others 々 な water element is changed the 応 に have sharper で あ る こ と を report し て き た. In this study, the activity of the Pt/MoOx/TiO2 catalyst がRWGS against 応に is found to be である た とを. Supporter で あ る MoO3 (10)/TiO2 (Mo = 10 wt %) は, (NH4) 6 mo7o24 · 4 h2o and び TiO2 を 駆 body before と し て containing leaching に よ り modulation し た. Pt の bear hold は, Pt (NH3) 2 (NO3) 2 nitric acid aqueous solution を with い て Pt a quantity が 3 wt % と な る よ う に line containing leaching で っ た. Quartz reverse 応 tube に catalyst 50 mgを filled with, pre-treated をH2 air 囲 at 300 °Cで for 0.5 hours った. Anti 応 ガ ス は (H2 / CO2 / He/N2 = 0/5 40/10/4 mL/min) と し, anti 応 temperature of 250 ° C で activity test line を っ た. The product <s:1> TCD-GCを was analyzed by を て た. MoO3 (10)/TiO2 と Pt (3)/MoOx (10)/TiO2 の HAADF - STEM 観 examine か ら, MoOx forming せ は particle を ず, TiO2 に on highly dispersed に distribution し て い る こ と が Ming ら か に な っ た. The <s:1> ナノ particles with an average particle size of 2.6 nm on the に coating された support of three types of に, namely Pt た and mooo, are と ナノ particles と and て supports されて and た た. RWGS anti 応 の activity test line を っ た results, Pt/MoOx (10)/TiO2 catalyst が も most active が high い こ と が points か っ た. In situ Mo K shell XANES determination of によ MoOx kinds of <s:1> acidified reducers を study である. To be prepared 験 よ り, Pt (3)/MoOx (10)/TiO2 catalyst に CO2 を import す る と, XANES は high エ ネ ル ギ ー side へ シ フ ト し た. <s:1> れ, MoOx がCO2によ <s:1> acidification される る とを shows て て る る る.