亜酸化窒素分解触媒の開発

これまでの検討で、高濃度の水蒸気・炭酸ガス・酸素共存下の過酷な雰囲気下、800℃付近以上で酸化カルシウムがN_2Oを分解すること、亜硫酸ガスが共存でも触媒活性を直ちに失わないことから、石炭の流動燃焼におけるN_2O分解触媒・脱硫剤として酸化カルシウムが有望であることを明らかにしてきた。本年度は、酸化カルシウム系高活性N_2O分解触媒・脱硫剤の開発の資とするために、酸化カルシウムの硫酸塩化の進行に伴うN_2O分解活性の低下の原因の解明に重点をおいた検討を進めた。すなわち、活性低下の主原因として、(1)酸化カルシウムの硫酸塩化に伴って、反応場である表面積(比表面積)が低下すること、(2)反応場である表面の化学的特性が硫酸塩化に伴って変化することの2点が考えられる。そこで、硫酸塩化の程度の異なる酸化カルシウム試料を調製し、(1)に関してはN_2O分解活性と比表面積の相関性を、(2)に関しては各試料上でN_2Oを分解させることにより各試料表面に酸素を付加し、定速昇温脱離法でその表面酸素の脱離量を測定し、試料の硫酸塩化率との関係を検討した。その結果、酸化カルシウムの表面から脱離する酸素量は硫酸塩化に伴って減少したが、その変化は硫酸塩化に伴う比表面積の変化(低下)より相対的に小さいことが知られた。これらの結果より、硫酸塩化に伴うN_2O分解活性の低下の主原因は酸化カルシウムの硫酸塩化に伴う比表面積低下であるとの結論が得られた。本年度の検討によって高活性N_2O分解触媒・脱硫剤として多孔質で高比表面積を有する酸化カルシウムの調製法の確立が重要であることを明らかにした。コスト的に有利な天然石灰石・ドロマイトから高活性N_2O分解触媒・脱硫剤を調製することが望まれることから、今後天然石灰石・ドロマイトの利用の可能性及び天然石灰石の改質について触媒化学的な検討を進める予定である。

これまでの検討で、高濃度の水蒸気・炭酸ガス・酸素共存下の過酷な雰囲気下、800℃付近以上で酸化カルシウムがN_2Oを分解すること、亜硫酸ガスが共存でも触媒活性を直ちに失わないことから、石炭の流動燃焼におけるN_2O分解触媒・脱硫剤として酸化カルシウムが有望であることを明らかにしてきた。本年度は、酸化カルシウム系高活性N_2O分解触媒・脱硫剤の開発の資とするために、酸化カルシウムの硫酸塩化の進行に伴うN_2O分解活性の低下の原因の解明に重点をおいた検討を進めた。すなわち、活性低下の主原因として、(1)酸化カルシウムの硫酸塩化に伴って、反応場である表面積(比表面積)が低下すること、(2)反応場である表面の化学的特性が硫酸塩化に伴って変化することの2点が考えられる。そこで、硫酸塩化の程度の異なる酸化カルシウム試料を調製し、(1)に関してはN_2O分解活性と比表面積の相関性を、(2)に関しては各試料上でN_2Oを分解させることにより各試料表面に酸素を付加し、定速昇温脱離法でその表面酸素の脱離量を測定し、試料の硫酸塩化率との関係を検討した。その結果、酸化カルシウムの表面から脱離する酸素量は硫酸塩化に伴って減少したが、その変化は硫酸塩化に伴う比表面積の変化(低下)より相対的に小さいことが知られた。これらの結果より、硫酸塩化に伴うN_2O分解活性の低下の主原因は酸化カルシウムの硫酸塩化に伴う比表面積低下であるとの結論が得られた。本年度の検討によって高活性N_2O分解触媒・脱硫剤として多孔質で高比表面積を有する酸化カルシウムの調製法の確立が重要であることを明らかにした。コスト的に有利な天然石灰石・ドロマイトから高活性N_2O分解触媒・脱硫剤を調製することが望まれることから、今後天然石灰石・ドロマイトの利用の可能性及び天然石灰石の改質について触媒化学的な検討を進める予定である。