炭化水素部分酸化のための酸素選択透過膜型反応器の開発

碳氢化合物部分氧化氧选择渗透膜反应器的研制

• 批准号: 13126214
• 负责人: 竹平 勝臣
• 金额: $ 6.85万
• 依托单位: Hiroshima University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13126214/
• 关键词: 固体電解質; 炭化水素部分酸化; 膜反応器; YSZ; 格子酸素; メンブレンリアクター

Au|YSZ|Ag電気化学セルのAu電極上にMoとVとを反応性スパッタリングにより同時に積層させ、Mo-V-O/Au|YSZ|Agセルを作成し、AuおよびAg両電極間に外部回路から電位を引加して、Mo-V触媒に格子酸素由来の活性酸素を供給しつつ、この触媒上で500℃でエタンおよびプロパンの酸化反応を行った。生成物は主として酸化脱水素によると考えられるエチレンおよびプロピレンであり、MoとVとの組成によってその生成速度は大きく変化し、Mo/V比がほぼ1で最高の値を示した。この組成ではMoV_2O_8の結晶構造が大きく成長しており、さらにその結晶成長と酸化活性に関して検討を行った結果、[001]面がプロピレン生成に、[110]がエチレン生成に有効であることが分かった。また、Mo/V比が1のMo-V複合酸化物膜上にMoO_3を積層させると、プロピレンからアクロレインの生成が認められた。これはMoV_2O_8上で生成したプロピレンがMoO_3上で酸化されてアクロレインとなったものと考えられ、アルカンの一段酸化で含酸素化合物の生成に成功した。さらに、各種の担持Ni触媒をAuペーストとともにYSZ上に貼り付け、焼成して調製したNi触媒-Au|YSZ|Ag電気化学セルを用いて、YSZ経由で酸素をポンプしながら900℃でメタンの部分酸化反応を行った。各種のNi触媒中では固相晶析法で調製したものが最も優れた活性を示し、反応温度を低下させてもほぼ熱力学的平衡値のメタン転化率を示した。これはこのNi触媒が高分散で且つ安定なNi金属微粒子を有することによると考えられ、この触媒を用いることにより空気中からの酸素の分離とメタンの部分酸化反応を一体化させた反応装置の開発が可能であることが分かった。

Au | YSZ | Ag electric chemical セ 気 ル の Au electrode に Mo と V と を anti 応 sex ス パ ッ タ リ ン グ に よ り に at the same time horizon さ せ, Mo, V - O/Au | YSZ | Ag セ ル を make し, Au お よ び Ag struck between electrode に external loop か ら potential を lead plus し て, Mo, V acid catalyst に grid element origin の active element し を supplies On the catalyst, で at 500℃でエタ およびプロパ およびプロパ およびプロパ った the acidification backflow 応を is carried out った. Products は main と し て acidification dehydrated vegetable に よ る と exam え ら れ る エ チ レ ン お よ び プ ロ ピ レ ン で あ り, Mo と V と の composition に よ っ て そ の generating speed は big き く - し, Mo/V ratio が ほ ぼ 1 で の highest numerical を shown し た. Of こ の で は MoV_2O_8 の crystallization structure が き く growth し て お り, さ ら に そ の crystal growth と acidification active に masato し て 検 line for を っ た results, [001] face が プ ロ ピ レ ン generated に, [110] が エ チ レ ン generated に have sharper で あ る こ と が points か っ た. ま た の Mo, Mo/V ratio が 1 -v compound acidification content on the membrane に MoO_3 を horizon さ せ る と, プ ロ ピ レ ン か ら ア ク ロ レ イ ン の generated が recognize め ら れ た. こ れ は MoV_2O_8 で generated し た プ ロ ピ レ ン が で acidification on MoO_3 さ れ て ア ク ロ レ イ ン と な っ た も の と exam え ら れ, ア ル カ ン の a acidification で の acid element compounds generated に successful し た. さ ら に, various の bear Ni catalyst を Au ペ ー ス ト と と も に に posted on YSZ り pay け, 焼 し て modulation し た Ni catalyst - Au | YSZ | Ag electric chemical セ 気 ル を with い て, YSZ 経 by で acid element を ポ ン プ し な が ら 900 ℃ で メ タ ン の part acidification anti 応 を line っ た. Various kinds of の Ni catalyst で は solid-phase crystal chromatography で modulation し た も の が も most optimal れ た active を し, the low temperature を 応 さ せ て も ほ ぼ thermodynamic equilibrium numerical の メ タ ン planning flowrate を shown し た. こ れ は こ の Ni catalyst が highly dispersed で and つ settle な Ni metal micro particles を す る こ と に よ る と exam え ら れ, こ の catalyst を with い る こ と に よ り in empty 気 か ら の acid element の と メ タ ン の part acidification anti 応 を integration さ せ た reverse 応 device の open 発 が may で あ る こ と が points か っ た.

项目成果

K.Takehira: "YSZ aided oxidation of C_2-C_4 hydrocarbons into oxygenates over MoO_3 or V_2O_5"Solid State Ionics. 152. 641-646 (2002)

K.Takehira：“YSZ 有助于 C_2-C_4 碳氢化合物在 MoO_3 或 V_2O_5 上氧化成含氧化合物”固态离子学。

K.Takehira: "Preparation of egg-shell type Ni-loaded Catalyst by adopting "Memory Effect" of Mg-Al hydrotalcite and its application for CH_4 reforming"Catal.Commun.. 印刷中. (2004)

K.Takehira：“利用镁铝水滑石“记忆效应”制备蛋壳型负载镍催化剂及其在CH_4重整中的应用”Catal.Commun..出版（2004）。

K.Takehira: "Steam Reforming of CH_4 over Supported Ni Catalyst Prepared from Mg-Al Hydrotalcite-like Anionic Clay"Phys.Chem.Chem.Phys.. 5. 3801-3810 (2003)

K.Takehira：“在镁铝类水滑石阴离子粘土制备的负载型 Ni 催化剂上对 CH_4 进行蒸汽重整”Phys.Chem.Chem.Phys.. 5. 3801-3810 (2003)

竹平勝臣: "Oxidation of lower alkanes over MoO_3 and V_2O_5 supported on YSZ-sided membrane reactor"Solid State Ionics. (in press).

Katsuomi Takehira：“YSZ 侧膜反应器支持的 MoO_3 和 V_2O_5 上的低级烷烃的氧化”固态离子学（正在出版）。

K.Takehira: "Autothermal Reforming of CH_4 over Supported Ni Catalysts prepared from Mg-Al Hydrotalcite-like Anionic Clay"J.Catal.. 221. 43-54 (2004)

K.Takehira：“在由 Mg-Al 类水滑石阴离子粘土制备的负载型 Ni 催化剂上自热重整 CH_4”J.Catal.. 221. 43-54 (2004)