Photothermal CO2 conversion over supported metal nanoparticle catalysts under visible and near infra-red irradiation and visualization of the temperature of the reaction field

可见光和近红外辐射下负载型金属纳米颗粒催化剂的光热 CO2 转化以及反应场温度的可视化

基本信息

批准号：
21H01975
负责人：
山本旭
金额：
$ 11.65万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では太陽光エネルギーを利用し二酸化炭素を有用化合物へ変換する触媒反応系の開発を目的として，二酸化炭素とメタンから化学原料として有用な合成ガス（水素と一酸化炭素）へと変換するドライリフォーミング反応に関する研究を中心として実施した．本研究では太陽光エネルギーを利用し二酸化炭素を有用化合物へ変換する触媒反応系の開発を目的として，二酸化炭素とメタンから化学原料として有用な合成ガス（水素と一酸化炭素の混合ガス）へと変換するドライリフォーミング反応に関する研究を中心として実施した．2年目となる2022年度では，Xeランプの集光光照射下において高い活性および耐久性を有する触媒開発を実施し，ニッケルとコバルトの合金ナノ粒子触媒が高い性能を持つことを見出した．また，昨年度に実施した大型放射光施設SPring-8でのX線分光法による金属ナノ粒子の温度計測法についても検討を継続した．既報ではスペクトル解析により得られる温度因子をナノ粒子の温度の指標として用いられてきたが，本研究では温度とスペクトルの強度との関係に注目し，スペクトルの強度を温度の指標として用いることができること実証し，原著論文として報告した．本手法は既報のものと比較して簡便であることが特徴であり，今回実施した条件では見積もられる温度の誤差も小さいことがわかった．また，集光した光照射下でのメタンの水蒸気改質反応に関する検討も実施し，光照射下で形成される温度勾配が反応物の選択率を変化させることを明らかにした．

在这项研究中，我们的目标是开发一种利用太阳能将二氧化碳转化为有用化合物的催化反应系统。研究重点是重整反应。这项研究的目的是开发一种催化反应系统，利用太阳能将二氧化碳转化为有用的化合物。这项研究的目的是将二氧化碳和甲烷转化为合成气（氢气和一氧化碳的混合物），即作为一种有用的化学原料，研究重点是干重整反应。第二年2022财年，我们开发了一种在氙灯聚焦光照射下具有高活性和耐久性的催化剂，并发现镍钴合金纳米颗粒催化剂具有高性能。此外，我们还在去年进行的大型同步辐射装置SPring-8上继续研究了利用X射线光谱法测量金属纳米颗粒的温度方法。在之前的报道中，光谱分析得到的温度因子被用作纳米粒子温度的指标，但在本研究中，我们重点研究了温度与光谱强度之间的关系，并证明光谱强度可以作为纳米粒子温度的指标我们证明了这一点并将其作为原始论文报告。与之前报道的方法相比，该方法的特点是简单，并且发现在本次使用的条件下估计温度的误差很小。我们还研究了聚焦光照射下甲烷的蒸汽重整反应，发现光照射下形成的温度梯度改变了反应物的选择性。