高速昇温下におけるモリブド珪酸の構造変化とメタン水蒸気反応場の創製

快速升温下钼硅酸的结构变化及甲烷蒸汽反应场的形成

• 批准号: 13126209
• 负责人: 上野 晃史
• 金额: $ 6.59万
• 依托单位: Shizuoka 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-13126209/
• 关键词: メタン部分酸化; ホルムアルデヒド; モリブド珪酸触媒; 触媒担持状態; 単分子分散; 酸化モリブデン; シリカ担体; 過剰水蒸気; 高速昇温; α酸化モリブデン; β酸化モリブデン; モリブド珪酸の熱分解挙動; メタン; 部分酸化; 直接合成; モリブド珪酸; 触媒昇温速度; モリブデン損失; β型酸化モリブデン

シリカ担持モリブド珪酸(SMA)触媒は、水蒸気過剰雰囲気下でメタンの部分酸化に優れた触媒活性を発現する。雰囲気中に存在する過剰水蒸気の役割は、次式の逆反応にしたがい、SMAの熱分解で生成した酸化モリブデン(MoO_3)とシリカ(SiO_2)から、SMAそのものを再生することにある(H_4SiMo_<12>O_<40>=SiO_2+12MoO_3+2H_2O)。このようにSMAはメタンの部分酸化を促進する触媒活性種であるが、高温では分解と再生の微妙なバランスの上に存在するため、触媒活性の再現性を確保することは容易でない。本研究では再現性を確保するため、昨年度に続いて以下の事項について検討した。(1)シリカ担体上におけるSMAの担持状態シリカ担持SMA触媒が高活性を発現する時は、SMAの担持量が増加するとともに活性も増加する。このことはシリカ担体上のSMAは担持量によらず、いつも同じ状態(おそらく単分子状態)で担持されていることを示唆している。一方、高活性を示さない触媒においてはSMAの担持量が5〜10wt%を超えると、触媒活性が著しく低下することを見出した。したがって、再現性良く高活性を発現するためにはシリカ担体表面にSMAを単分子状で担持すれば良い、ということになる。どのようにすればSMAを単分子状で担持することができるか、残念ながらその調製方法を確立するには至っていない。(2)加圧下におけるSMA再生の促進効果水蒸気存在下におけるSMAの再生反応は、熱力学的には加圧条件の方が有利である。そこで、高活性を示さなかった触媒を用い、加圧条件下でメタンの部分酸化を行ってメタン転化率やホルムアルデヒドの収率改善を試みた。しかし、実際にはメタン転化率は増加せず、ホルムアルデヒドの収率改善を試みた。しかし、実際にはメタン転化率は増加せず、ホルムアルデヒド収率にも改善が見られなかった。

シ リ カ bear hold モ リ ブ ド stating acid (SMA) catalyst は, water steam 気 turning 雰 囲 気 under で メ タ ン の part acidification に optimal れ た catalytic activity を 発 now す る. 雰 囲 気 に exist す る before turning water steam 気 cut は の service, time の negative 応 に し た が い, thermal decomposition of SMA の で generated し た acidification モ リ ブ デ ン (MoO_3) と シ リ カ (SiO_2) か ら, SMA そ の も の を regeneration す る こ と に あ る (H_4SiMo_ < 12 > O_ 40 > < = SiO_2 + 12 moo_ 3+2H_2O). こ の よ う に SMA は メ タ ン の part acidification を promote す る catalytic activity of で あ る が, high-temperature で は decomposition と regeneration の subtle な バ ラ ン ス の に exist on す る た め, catalytic activity の reproducibility を ensure す る こ と は easy で な い. The reproducibility of this study で で を を ensures that するため and the following items に て検 て検 て検 て検 in the previous year were addressed for た. (1) シ リ カ supporter on に お け る SMA の bear hold state シ リ カ bear a SMA catalyst が highly active を 発 now す る は, SMA の bear hold in が raised add す る と と も に active も raised す requirement by る. こ の こ と は シ リ カ supporter の SMA は bear on hold quantity に よ ら ず, い つ も with じ state (お そ ら く 単 molecular state) で bear hold さ れ て い る こ と を in stopping し て い る. Side and highly active を さ な い catalyst に お い て は SMA の bear a quantity が 5 ~ 10 wt % を super え る と, catalytic activity が し く low す る こ と を see out し た. し た が っ て, good reproducibility く highly active を 発 now す る た め に は シ リ カ bear body surface に SMA を 単 molecular shape で bear hold す れ ば good い, と い う こ と に な る. ど の よ う に す れ ば SMA を 単 molecular shape で bear hold す る こ と が で き る か, residual な が ら そ の を modulation method established す る に は to っ て い な い. (2) under 圧 に お け る SMA regeneration の promote the presence of unseen fruit water evaporate 気 に お け る SMA の regeneration against 応 は, thermodynamics of に は plus 圧 conditions の が で benefit あ る. そ こ で, highly active を さ な か っ た catalyst under the condition of を い, plus 圧 で メ タ ン の part line acidification を っ て メ タ ン planning flowrate や ホ ル ム ア ル デ ヒ ド の 収 rate improve を try み た. し か し, be interstate に は メ タ ン planning は raised the rate plus せ ず, ホ ル ム ア ル デ ヒ ド の 収 rate improve を try み た. し か し, be interstate に は メ タ ン planning は raised the rate plus せ ず, ホ ル ム ア ル デ ヒ ド 収 rate に も improve が see ら れ な か っ た.

项目成果

上野 晃史(共著): "リサイクル百科事典"丸善出版. 859 (2001)

上野彰（合著者）：《回收百科全书》丸善出版社859（2001）。

A.Miyakoshi, A.Ueno, M.Ichikawa: "XPS and TPD characterization of Mn-substituted Fe-K oxide catalysts which are selective for dehydrogenation of ethylbenzene into styrene"Applied Catalysis, A. 219. 249-258 (2001)

A.Miyakoshi、A.Ueno、M.Ichikawa：“对乙苯脱氢成苯乙烯有选择性的锰取代 Fe-K 氧化物催化剂的 XPS 和 TPD 表征”应用催化，A. 219. 249-258 (2001)

A.Miyakoshi, A.Ueno, M.Ichikawa: "Mn-substituted Fe-K mixed oxide catalysts for dehydrogenation of ethylbenzene toward styrene"Applied Catalysis, A. 216. 137-146 (2002)

A.Miyakoshi、A.Ueno、M.Ichikawa：“用于乙苯脱氢制苯乙烯的锰取代的 Fe-K 混合氧化物催化剂”应用催化，A. 216. 137-146 (2002)

木戸亜矢子, 岩本絋幸, 東直人, 上野晃史: "メタンの部分酸化に及ぼす触媒昇温速度の影響"触媒. 43巻6号. 485-487 (2001)

Ayako Kido、Hiroyuki Iwamoto、Naoto Higashi 和 Akira Ueno：“催化剂加热速率对甲烷部分氧化的影响”，《催化剂》第 43 卷，第 6 期。485-487 (2001)

A.Kido, H.Iwamoto, N.Azuma, A.Ueno: "Effects of Catalyat-hesting Rates apon the activity of srlica-suppepted siliconolybdic acid catslysts"Catalysis Survey from Japan. (印刷中). (2002)

A.Kido、H.Iwamoto、N.Azuma、A.Ueno：“催化速率对硅钼酸催化剂活性的影响”来自日本的催化调查（2002 年出版）。