表面形状フラクタルによる表面触媒反応の解析

本年度の研究実施計画に従い、モリブデン窒化物の吸着特性、表面構造、水素化脱硫反応に対する表面反応フラクタル次元を求め、触媒の反応に対する幾何学的因子について考察した。(1)粒径・表面積測定と水素化脱硫反応速度500、700、900℃窒化処理により、モリブデン窒化物の粒径は2.4、3.3mmと増加するが表面積は減少した。また各々の窒化物触媒によるジベンゾチオフェンの水素化脱硫反応速度Vは1.9×10^<-4>、1.7×10^<-4>mol/h・gであった。(2)表面構造特性の解明t-、αs-プロットにおいてP/Po=0.1および0.55付近に屈曲点を持つことから、各温度で窒化処理した窒化物はミクロ孔とメソ孔の両方の細孔を有することが示唆された。細孔分布(Dollimoro-Heal法)解析から、窒化温度にかかわらず窒化物は30A^^°の細孔が多く存在していると思われる。さらにDRプロットのln^2(Po/P)=10で、lnWが大きく上方にずれることから、窒化温度上昇にともなう表面積の減少はミクロ孔の消滅ではなく、比較的浅い大きなメソ孔が数多く成長したためであると考えられた。(3)フラクタル解析モリブデン窒化物表面における水素化脱硫反応の速度Vは表面積Sに依存し(V∝S)、表面積Sと粒径Rには、S=R^<D-3>の関係が成立する(Dは表面反応フラクタル次元)ので、lnVとlnRのプロットからフラクタル次元を求めると、D=2.64の値を得た。この値は、ベンゼンの水素化反応が約2、COのメタネーションが約3、アンモニア合成反応では約5.8との報告に比べると、それほど大きくなく中間的な値である。従って、モリブデン窒化物触媒による水素化脱硫反応は、表面反応に対してそれほど幾何学的因子による効果は大きくないことが示唆された。

本年度の研究実施計画に従い、モリブデン窒化物の吸着特性、表面構造、水素化脱硫反応に対する表面反応フラクタル次元を求め、触媒の反応に対する幾何学的因子について考察した。(1)粒径・表面積測定と水素化脱硫反応速度500、700、900℃窒化処理により、モリブデン窒化物の粒径は2.4、3.3mmと増加するが表面積は減少した。また各々の窒化物触媒によるジベンゾチオフェンの水素化脱硫反応速度Vは1.9×10^<-4>、1.7×10^<-4>mol/h・gであった。(2)表面構造特性の解明t-、αs-プロットにおいてP/Po=0.1および0.55付近に屈曲点を持つことから、各温度で窒化処理した窒化物はミクロ孔とメソ孔の両方の細孔を有することが示唆された。細孔分布(Dollimoro-Heal法)解析から、窒化温度にかかわらず窒化物は30A^^°の細孔が多く存在していると思われる。さらにDRプロットのln^2(Po/P)=10で、lnWが大きく上方にずれることから、窒化温度上昇にともなう表面積の減少はミクロ孔の消滅ではなく、比較的浅い大きなメソ孔が数多く成長したためであると考えられた。(3)フラクタル解析モリブデン窒化物表面における水素化脱硫反応の速度Vは表面積Sに依存し(V∝S)、表面積Sと粒径Rには、S=R^<D-3>の関係が成立する(Dは表面反応フラクタル次元)ので、lnVとlnRのプロットからフラクタル次元を求めると、D=2.64の値を得た。この値は、ベンゼンの水素化反応が約2、COのメタネーションが約3、アンモニア合成反応では約5.8との報告に比べると、それほど大きくなく中間的な値である。従って、モリブデン窒化物触媒による水素化脱硫反応は、表面反応に対してそれほど幾何学的因子による効果は大きくないことが示唆された。