サステナブルな合成ガスを生成する触媒 (Catalyst for sustainable synthesis gas)

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2020/10/7 スイス連邦工科大学チューリッヒ校(ETH)(チューリッヒ工科大学)

film of metal oxycarbides

・ ETH が、CO2 とメタン(CH4)の合成ガスへの転換を従来のものよりも効率的に促進する触媒を開発。
・ 温暖化ガスの CO2 と CH4 から有機化合物を合成するアプローチは、化石燃料由来の炭化水素を持続可能な材料に代替する手法として全世界で研究が進められている。
・ エネルギーリッチな水素(H2)と一酸化炭素(CO)から構成される合成ガスは、液体燃料やプラスチック製造のベースの化学物質となるメタノールにも転換可能な、化学産業において重要な原料。
・ 新触媒は、金属(モリブデン)オキシカーバイドの極薄膜を酸化物担体に担持させたもの。CO2 と CH4間の化学反応でこれらの薄膜層上に合成ガスを生成する。平坦な金属オキシカーバイドは、3 次元構造の金属カーバイド(「バルク」のカーバイド)に比べ触媒として約 1,000 倍の活性で極めて安定しており、従
来の触媒のように CO2 による酸化で活性を失うことが無い。
・ 産業スケールへの応用はまだ先となるが、新触媒がサステナブルな合成ガス製造の有望な選択肢となることを期待する。特にルテニウムベース触媒のような高価な貴金属触媒の代替として利用可能で、触媒特性金属カーバイドの原子薄膜は多様なアプリケーションの可能性が期待できる。
URL: https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2020/10/catalyst-for-sustainablesynthesis-gas.html

<NEDO海外技術情報より>

(関連情報)

Nature Communications 掲載論文(フルテキスト)
Exploiting two-dimensional morphology of molybdenum oxycarbide to enable efficient catalytic dry
reforming of methane
URL: https://www.nature.com/articles/s41467-020-18721-0

Abstract

The two-dimensional morphology of molybdenum oxycarbide (2D-Mo2COx) nanosheets dispersed on silica is found vital for imparting high stability and catalytic activity in the dry reforming of methane. Here we report that owing to the maximized metal utilization, the specific activity of 2D-Mo2COx/SiO2 exceeds that of other Mo2C catalysts by ca. 3 orders of magnitude. 2D-Mo2COx is activated by CO2, yielding a surface oxygen coverage that is optimal for its catalytic performance and a Mo oxidation state of ca. +4. According to ab initio calculations, the DRM proceeds on Mo sites of the oxycarbide nanosheet with an oxygen coverage of 0.67 monolayer. Methane activation is the rate-limiting step, while the activation of CO2 and the C–O coupling to form CO are low energy steps. The deactivation of 2D-Mo2COx/SiO2 under DRM conditions can be avoided by tuning the contact time, thereby preventing unfavourable oxygen surface coverages.

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0505化学装置及び設備
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