权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

複合金属酸化物によるメタン酸化カップリング反応触媒の高活性化および実用触媒の開発

复合金属氧化物甲烷氧化偶联反应催化剂的高活化及实用催化剂的开发

基本信息

批准号：
22KJ2971
负责人：
松本知大
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kanagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2971/
关键词：
メタン酸化カップリング金属酸化物触媒シリケート DFT計算

项目摘要

本研究ではメタン酸化カップリング反応 (OCM) 触媒として2種類または3種類のカチオンを同一結晶内に複合させた金属酸化物を用いることで高活性化を試みた。また、さまざまなキャラクタリゼーションやDFT計算を実施してOCM活性の高活性要因について検討し、新規結晶性触媒の設計指針確立を目的とした。本研究で発見した高活性触媒Li2CaSiO4について、単結晶を育成し、露出表面への反応物の表面吸着過程についてシミュレーションを行い、反応性を決める要因となるCH4のC-H活性化エネルギーおよび選択率に影響するCH3吸着力を算出した。Li2CaSiO4における活性化エネルギーは露出表面によって変化し、LiまたはCaが露出する表面において非常に小さくなることが明らかになった。しかし、LiまたはCa表面ではCH4が活性化して生成されたCH3が触媒表面の酸素に強く吸着しており、炭酸塩化を引き起こし、副生成物であるCO2を多量に放出する可能性があることがわかった。一方、Si表面では活性化エネルギーは大きいが、CH3が金属に吸着しており炭酸塩化が起らない。以上の結果から、Li2CaSiO4におけるLiおよびCaがCH4転化率を向上させ、これらの陽性元素による触媒の炭酸塩化をSiが抑制し、高いC2選択率を実現していることが示唆された。この触媒設計指針に基づき、Li4SiO4およびLi4GeO4が優れたOCM活性を有することを見出した。これらの優れたOCM触媒活性は高いC-H活性能とメタン過剰酸化抑制を併せもつ酸素サイトの存在が起源である可能性が示唆された。また、これまでとは異なる設計指針として、酸化物に対し異種アニオンを導入した「複合アニオン化合物」における触媒活性の向上を検討した。その結果、リチウム含有酸フッ化物が高いC2炭化水素選択率を示し、OCM触媒として有望であることが明らかになった。

In this study, acidizing and chemical reaction (OCM) catalysts were used to synthesize metal acidates in the same crystal. They were highly activated. It is calculated that the high activity of OCM is due to the high activity of OCM and the design of new crystal catalyst. In this study, we found that the highly active catalyst Li2CaSiO4, the crystal was bred, and the exposed surface was adsorbed on the surface. In this study, the results showed that the high activity of the catalyst Li2CaSiO4, crystal growth, exposure of the surface and the absorption of the surface were affected by the absorption of the surface. in this study, we found that the highly active catalyst, the crystal, the exposed surface, the absorption of the surface, the absorption of the surface and the effect of the CH3 adsorption force on the selection rate of the active catalyst. Li2CaSiO4 surfaces are exposed, and Li surfaces are exposed. Ca surfaces are very small. The formation of acid on the surface of Ca, the activation of CH4, the formation of acid on the surface of catalyst, the strong absorption of acid on the surface of catalyst, the activation of carbonic acid, and the release of the by-product, the possibility, the possibility, the activation of CO2, the activation of acid, the formation of acid, the activation of CH3, the activation of acid, the activation of acid, the formation of acid, the activation of acid, the formation of acid, the activation of acid, the possibility, the possibility. On the one hand, the surface of Si is activated, and the metal of CH3 absorbs carbonic acid. The above results show that Li2CaSiO4, Li, Ca, CH4, sexual elements, catalyst, carbonic acid, Si inhibition, high C2 election rate, and high C2 election rate show that there is no significant difference between the two groups. The design of the catalyst indicates that there are two kinds of OCM activity in the Li4SiO4 catalyst system, such as the basic device and the OCM device. High OCM catalyst activity, high activity, acidification inhibition, acid inhibition, the existence of the possibility of origin, the possibility of instigation. The design of the equipment refers to the introduction of several kinds of compounds into the compound compound, the catalytic activity of the catalyst is up-regulated. The results show that the acid compounds contain acid compounds, the selection rate of carbonized water in C2 is high, and the OCM catalyst is expected to show good results.