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マグネタイトを利用した二酸化炭素の分解除去技術に関する研究

利用磁铁矿分解脱除二氧化碳技术研究

基本信息

批准号：
03203216
负责人：
玉浦裕
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

マグネタイトを300℃で水素処理することによって得られる酸素欠陥マグネタイトはCO_2をCにまで分解し、表面に炭素が析出する(炭素析出マグネタイト)。炭素の析出する条件を選ぶことにより、H_2ガスとの反応によるメタンへの転換が300℃で容易に起こることが見い出された。炭素の析出量が1nm^2当たり1原子以下の時には、300℃でH_2ガスとの反応によるメタンへの転換率は30分でほぼ90%(選択率=98%)であった。析出炭素量が1nm^2当たり1原子以上では転換速度が1/10以下となり、転換速度は析出した炭素量に大きく依存することが分かった。転換率は酸素の欠損度にも依存し、酸素の欠損度(δ)が0.06以上であれば30分間で析出炭素のうち70%以上がメタンに転換された。また、150〜350℃の範囲内でCO_2の等温吸着曲線を求めたところ解離型等温吸着式にほぼ従っており、CO_2の初期吸着熱は-40kJ mol^<-1>と推定された。これは二酸化炭素の解離エネルギ-より高いことからCO_2は直接炭素まで分解され、この解離吸着による活性の高い反応中間体が高効率メタネ-ションを誘起していると考えられる。解離吸着曲線は3点吸着モデルで近似できることからCO_2の2つの酸素が表面で酸素イオンとして解離すると同時に炭素が析出するという機構が推定された。また、炭素析出マグネタイトを400℃でH_2Oと反応させたときに水素が発生する反応では、化学分析、電子回析、熱重量分析などの結果から、表面がγFe_2O_3相に変化していることが確認された。活性化マグネタイトそのものもH_2Oとの反応によって水素を発生するが表面はFe_3O_4相であり、表面に炭素が析出している場合には、表面がFe_3O_4よりもさらに酸化さたγFe_2O_3となり、有効に水素を発生できることが明らかになった。

The temperature of the catalyst is 300℃. The temperature of the catalyst is 300℃. The temperature of the catalyst is 300 ℃. Carbon precipitation conditions are selected from among the following: When the amount of carbon deposited is less than 1 atom, the conversion rate of H_2 is 90%(selectivity =98%) at 300℃. When the amount of carbon deposited is 1 nm^2 or more, the conversion rate is 1/10 or less, and the conversion rate depends on the amount of carbon deposited. The conversion rate depends on the acid deficiency, and the acid deficiency (δ) is more than 0.06. The carbon precipitation rate is more than 70% in 30 minutes. Isothermal sorption curves of CO_2 in the temperature range of 150 ~ 350℃ were obtained. The initial sorption heat of CO_2 was-40 kJ mol^<-1>. For example, CO_2 can be directly decomposed into carbon, and its dissociative adsorption can be used as a highly reactive intermediate. The dissociation adsorption curve is approximately 3-point adsorption curve, and the mechanism of CO_2 and CO_2 precipitation is estimated. The results of chemical analysis, electron analysis and thermogravimetric analysis were confirmed by the reaction of H_2O and H_2O on the surface. In the case of activation of the catalyst, H_2O and H_2O are formed on the surface of the catalyst, Fe_3O_4 is formed on the surface of the catalyst, and Fe_2O_3 is formed on the surface of the catalyst.