二酸化炭素から新規エタノール合成ルートの創成

创建一种新的二氧化碳合成乙醇路线

基本信息

批准号：
20K05219
负责人：
楊國輝
金额：
$ 2.75万
依托单位：
University of Toyama
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

先行研究により、二酸化炭素を原料として、合成ガス（H2+CO）と酢酸メチル（MA）を経由し、非石油基高純度エタノールを合成できる有望な実用化ルートを実現した。しかし、このタンデム合成ルートの鍵であるジメチルエーテル（DME）のカルボニル化反応段階は、ゼオライト触媒の低い活性と安定性の制限を受けている。今年度の研究には、高価かつ複雑なテンプレートを使用せずに、自己組織化ナノモルデナイト（nano-MOR）ゼオライトを構築するため、容易な阻害剤補助合成ストラテジーを開拓した。特定的な阻害剤を用いて結晶成長方向を選択的に制御することにより、70nmの結晶直径しかないナノフィラメントMORゼオライトを成功裏に合成した。自己組織化ナノMOR触媒は、DMEカルボニル化反応において非常に優れた触媒性能を示した。空時収率（STY）について、従来の楕円形MOR（ES-MOR）[1368 mmol/(kg・h)]と比較すると、ナノフィラメントMOR（NF-MOR）はより高い値[3780 mmol/(kg・h)]に達成した。MOR触媒と自己還元Cu-ZnO/SiO2（CZ/SiO2）触媒を組み合わせ、デュアルベッド触媒システムを構築し、エタノールの一段階合成を実現した。新たなNF-MOR&CZ/SiO2の組み合わせにより、従来の方法と比べて約4倍の高いSTY[1800 mmol/(kg・h) vs. 476 mmol/(kg・h)]が得られた。本研究で開発された自己組織化ナノMORゼオライト合成ストラテジーは、C1炭素小分子（CO、CO2）から高付加価値化学品への触媒プロセスの実用化に向け、高性能ゼオライトの合成方法を開拓した。

先前的研究已经实现了一种有希望的实践途径，该途径允许使用二氧化碳作为原材料（H2+CO）和乙酸甲酯（MA）合成非基于二甲醇的高纯乙醇。然而，二甲基醚（DME）的羰基化反应步骤是该串联合成途径的关键，在沸石催化剂的低活性和稳定性方面受到限制。今年的研究开创了一种简单的抑制剂辅助合成策略，以构建自组装的纳米派（纳米 - 莫尔）沸石，而无需使用昂贵且复杂的模板。通过使用特定抑制剂选择性控制晶体生长方向，成功合成了仅具有70 nm晶体直径的纳米丝丝珠。自组装的纳米催化剂在DME羰基化反应中表现出极好的催化性能。关于时空产量（sty），与常规椭圆形MOR（ES-MOR）相比，获得了更高值[3780 mmol/（kg h）]的纳米丝MOR（NF-MOR）[1368 mmol/（kg h）]。通过将MOR催化剂与自我还原Cu-Zno/SiO2（CZ/SIO2）催化剂结合以实现一步乙醇合成来构建双床催化剂系统。 NF-MOR＆CZ/SIO2的新组合产生了[1800 mmol/（kg h）vs. 476 mmol/（kg ・ h）]，比传统方法高四倍。在本研究中开发的自组装纳米沸石合成策略开发了合成高性能沸石的方法，以实际利用从小型C1碳分子（CO，CO2）到高价值增添的化学物质的催化过程。

项目成果

期刊论文数量（38）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Insights into Synergistic Effect of Active Centers over ZnMg/SBA-15 Catalyst in Direct Synthesis of Butadiene from Ethanol

ZnMg/SBA-15催化剂上活性中心在乙醇直接合成丁二烯中的协同效应研究

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kangzhou Wang;Xiaobo Peng;Guohui Yang;Noritatsu Tsubaki
通讯作者：
Noritatsu Tsubaki

Designing a hierarchical nanosheet ZSM-35 zeolite to realize more efficient ethanol synthesis from dimethyl ether and syngas

DOI：
10.1016/j.cattod.2019.02.054
发表时间：
2020-03-01
期刊：
CATALYSIS TODAY
影响因子：
5.3
作者：
Feng, Xiaobo;Zhang, Peipei;Tsubaki, Noritatsu
通讯作者：
Tsubaki, Noritatsu

世界初、自己触媒機能付き金属触媒反応器を3Dプリント技術で作製

利用3D打印技术打造全球首个具有自催化功能的金属催化反应器

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

低級オレフィン製造用の触媒、及び低級オレフィンの製造方法

低级烯烃制造用催化剂及低级烯烃制造方法

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Hierarchical nano-sized ZnZr-Silicalite-1 multifunctional catalyst for selective conversion of ethanol to butadiene

DOI：
10.1016/j.apcatb.2021.120822
发表时间：
2021-10
期刊：
Applied Catalysis B: Environmental
影响因子：
0
作者：
Kangzhou Wang;W. Gao;Fei Chen;Guangbo Liu;Jin-hu Wu;Na Liu;Yugo Kawabata;Xiaoyu Guo;Yingluo He;Peipei Zhang;Guohui Yang;N. Tsubaki
通讯作者：
Kangzhou Wang;W. Gao;Fei Chen;Guangbo Liu;Jin-hu Wu;Na Liu;Yugo Kawabata;Xiaoyu Guo;Yingluo He;Peipei Zhang;Guohui Yang;N. Tsubaki