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劣化をともなう触媒反応場の分子反応工学

伴随劣化的催化反应位点的分子反应工程

基本信息

批准号：
13126205
负责人：
永井正敏
金额：
$ 6.85万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and 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：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、以下の成果が得られた。(1)ジベンゾチオフェンの水素化脱硫反応に対するアルミナ担持モリブデン窒化触媒の初期と中期以降の劣化機構を、XPSによる触媒表面の組成分析と反応時に導出した劣化関数の種々パラメータから研究した。反応初期における急激な活性低下は窒化物上への炭素堆積が、中期以降の緩慢な活性低下は窒素の脱離が主原因であることを見出した。さらに973K窒化触媒の触媒寿命は623K硫化触媒の4倍以上長いことも示唆された。(2)メタン燃焼における活性低下は、二つの項からなる次の劣化関数が極めて小さいカイ二乗値を示し、実験データに良く適合した。φ=rt/rt_0=r_1[1/(1+α_1・t)]^<n1>+r_2[1/(1+α_2・t)]^<n2>ここで、rtは燃焼速度、rt_0は初期燃焼速度である。本実験条件で第1項がPdOの金属化に起因する劣化、第2項がPdOの粒子成長に起因する劣化と評価した。触媒寿命への第2項の寄与が大きいことから、触媒寿命はPdOの粒子成長に大きく影響を受け、粒子成長が少ないLa_2O_3・Nd_2O_3-PdO/Al_2O_3触媒が長寿命と考えられた。(3)水素化脱硫反応速度式に第一種フレッドホルム式積分に適用した。973K窒化Mo/Al_2O_3触媒においては、一次反応定数で0.4-1.5と0.0-0.1の2つの領域の強度分布を持つ活性点がそれぞれ0.509と0.782の割合で触媒表面上に存在することが示唆された。(4)973K-1173Kで窒化処理した触媒のフラクタル次元はBET表面積との異なる傾向が示された。カルバゾールの水素化脱窒素反応に対してはフラクタル次元と係数1.00の相関関係が成り立ち、モリブデン窒化物結晶のgrain boundary上で進行する。脱窒素反応はフラクタル次元と弱い相関関係が成り立ち窒素欠陥サイト上で進む。

The results of this study are as follows. (1)A study on the degradation mechanism and XPS analysis of catalyst surface in the initial and middle stages of hydration desulfurization reaction In the early stage of reaction, the carbon accumulation in the upper part of the reaction mixture was rapidly reduced, and in the middle stage, the carbon accumulation in the upper part of the reaction mixture was slowly reduced. The catalyst life of 973 K catalyst is more than 4 times longer than that of 623 K sulfurized catalyst. (2)The activity of combustion is low, and the deterioration of the second term is very low.φ = rt/rt_0 = r_1 [1/(1 + α_1·t)]^+ r_2 [1/(1 + α_2·t)]^, rt = burning speed, rt_0 = initial burning speed.<n1><n2>The first condition is the deterioration caused by metallization of PdO, and the second condition is the deterioration caused by particle growth of PdO. The catalyst lifetime is influenced by the particle growth of PdO, and the particle growth is influenced by La_2O_3·Nd_2O_3-PdO/Al_2O_3. (3)The first formula of hydration desulfurization reaction rate is applicable to the integral formula. For Mo/Al_2O_3 catalyst, the intensity distribution of the first order reaction constant is 0.4 - 1.5, 0.0 - 0.1, and the active point is 0.509, 0.782. (4) 973 K-1173 K temperature treatment, catalyst, BET surface area and different trends are shown. The correlation between the hydration and demineralization of the compound and the grain boundary of the compound crystal was established by the correlation coefficient of 1.00. The relationship between the two factors is weak and the relationship between the two factors is weak.