メタンと二酸化炭素からの選択的C_2炭化水素合成

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は、天然ガスの化学的利用の観点から、その主成分であるメタンと二酸化炭素からエタン、エチレンのC2炭化水素を選択的に合成するための触媒開発の基礎研究として2年間の予定で行った。本年度の研究では、前年度の成果を踏まえ、プラセオジム-アルカリ土類複合系触媒の中で、本反応に最も効果的であったストロンチウム複合触媒(Pr-Sr触媒)について、反応条件の最適化と調製法の効果を調べた。以下に本年度の研究実績の概要をまとめた。(1) 前年度の研究で最も優れた触媒性能を与えた、沈殿法により調製したPr-Sr触媒(モル比50:50)を用い、反応温度、接触時間、反応ガス組成など反応条件の違いによる影響を詳細に検討した。その結果、反応温度900℃において、C2炭化収率約2.5%という高い値が得られた。また、反応のスキームについても明らかにした。(2) Pr-Sr触媒の調製法、特に酸化物前駆体の水酸化物沈殿生成時のpH条件や、水洗の及ぼす影響について調べた。その結果、Pr-Sr混合硝酸塩水溶液にアンモニア水を添加して沈殿を得る際のpHは9付近が最適であり、これより高くても、低くても触媒の活性、選択性が低下した。また、水洗をせず、そのまま空気焼成して酸化物触媒を得た方が優れた触媒性能を与えることも分かった。(3) X線回折測定の結果では、前項のようにして調製法を変化させた触媒間には、いずれも酸化物の結晶構造に違いがみられなかった。このことより、前述の触媒性能の違いは、酸化物生成時の残留イオンの種類や量が異なるためと推察された。