Development of Highly Effective Catalysts for Carbon Dioxide Conversion to Value-added Compounds at Low Temperatures

开发二氧化碳低温转化为增值化合物的高效催化剂

• 批准号: 22H01870
• 负责人: 宍戸 哲也
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01870/
• 关键词: CO2; 逆水性ガスシフト反応; メタネーション; 金属リン化物; CO; 逆水性ガスシフト; メタノール; 水素化; ナノ粒子担持触媒; 二酸化炭素（CO2）

本研究では、触媒中のリンの状態と生成物選択性の相関を評価するために，リン添加Rh触媒を調製し，Rhの状態と反応機構解析を行い，反応結果との相関について考察し，CO2水素化の選択性制御因子の解明に取り組んだ．Rh/TiO2触媒は含浸法により調製した．リン添加Rh触媒はRhとPをTiO2に共含浸することで調製した．構造解析の結果， Rh/TiO2上のRhは金属状態にあること，Rh-3P/TiO2上のRhは金属状態とは異なり，ロジウムリン化物（Rh2P）が形成されていることを明らかとした． in situ IRにより，Rh/TiO2, Rh-3P/TiO2によるCO2水素化反応条件下での吸着種としてCOが観察された．次にCO水素化を行ったところ，Rh/TiO2ではCOの水素化が進行し，Rh-3P/TiO2ではCO水素化が全く進行しなかった．Rhの電子状態をXPSによって解析したところ，Rh/TiO2中のRhに比べ，Rh-3P/TiO2中のRhは電子不足であることが分かった．Rhが電子不足であることは，吸着COのIRスペクトルからも支持された．Rh2P中のRhが電子不足であるため，COの反結合性軌道へRhのd電子の逆供与の寄与が低下し，C－O結合の切断が不利になったと考えられる．次にH2活性化能をH2－D2交換反応により評価した。Rh-3P/TiO2はRh/TiO2よりH2活性化能が高いことが分かった．Rh-3P/TiO2によるCO2水素化におけるH2ならびにCO2の反応次数は，それぞれ0.17次，2.6次であったことから，CO2水素化の律速段階にCO2の吸着あるいは活性化段階が含まれることが分かった．すなわち，CO2の吸着あるいはCO2のC-O結合の切断が遅く，CO水素化が不利なことによってRh-3P/TiO2ではCOが選択的に生成したと考えられる．

In this study, the correlation between the state of Rh in catalyst and the selectivity of products was evaluated, and the modulation of Rh/TiO2 catalyst by adding Rh catalyst was investigated. The analysis of Rh state and reaction mechanism was carried out, and the correlation between reaction results and CO 2 hydration was investigated. Rh and P are added to the catalyst. The results of structural analysis show that the Rh metal state on Rh/TiO2 is different, and the Rh metal state on Rh-3P/TiO2 is different, and the Rh compound (Rh 2P) is formed. In situ IR, Rh/TiO2, Rh-3P/TiO2, CO2 hydration reaction conditions, CO adsorption species were observed. Rh/TiO2: CO hydration is progressing, Rh-3P/TiO2: CO hydration is progressing completely, Rh-3P/TiO2: CO hydration is progressing completely, Rh electronic state is analyzed by XPS, Rh ratio in Rh/TiO2: Rh electron deficiency in Rh-3P/TiO2: Rh electron deficiency: Rh electron deficiency: Rh electron deficiency CO antiassociative orbitals Rh d electron reverse supply and send and low, C-O binding cut off unfavorable. H2-D2 exchange reaction was evaluated for H2 activation. Rh-3P/TiO2 Rh/TiO2 Rh/H2 Rh/TiO2 Rh/H However, the adsorption of CO2 cannot be separated from the C-O binding of CO2, which is detrimental to the hydration of CO. Therefore, Rh-3P/TiO2 cannot be selectively generated from CO.

项目成果

Low-temperature hydrogenation of CO2 to methanol over supported gold catalysts

负载型金催化剂上 CO2 低温加氢制甲醇

• 发表时间: 2022
• 作者: Takumi NAKAGAWA;Hiroki MIURA;Tetsuya SHISHIDO
• 通讯作者: Tetsuya SHISHIDO