N_2O分解反応における酸化カルシウム触媒の作用状態

N_2O分解反应中氧化钙催化剂的工作状态

• 批准号: 06750808
• 负责人: 薩摩 篤
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750808/
• 关键词: 酸化カルシウム触媒; N_2O分解反応; 構造敏感性

N_2Oは成層圏ではオゾン層破壊要因であるNOの前駆体となり、また地球温暖化ガスの1つに数えられるため、燃料燃焼起源のN_2O排出の抑制は、近い将来問題となるに違いない。申請者は先にN_2Oの直接分解反応において、酸化カルシウム(CaO)が高い活性を示し、また本反応が酸素共存下、炭化水素共存下でも進行することを見いだしている。本研究ではCaO触媒上でのN_2O分解反応における作用状態を明らかにする一環として、出発原料の異なるCaO触媒を用い、N_2O分解反応とCaO触媒の表面構造との関係について検討した。CaO触媒はCaCO_3あるいはCa(OH)_2をHe流通中、1173Kで2時間焼成して得た。CaO触媒の表面積はCaCO_3(BET表面積=42.2m^2g^<-1>)がCa(OH)_2原料(BET表面積=12.3m^2g^<-1>)に比べて高いかった。熱重量分析およびXRDによりこれらはCaOの単一相となっていることが確認されている。これらの触媒を用いてN_2O分解反応を行い表面積当りのN_2O分解反応速度を比較したところ、CaCO_3原料からのCaO触媒はCa(OH)_2原料からのそれに比べて高い活性を示した。また、SEM観察からはそれぞれの触媒のCaO結晶の形態に大きな差はないが、CaCO_3原料からのものではCaO結晶はより細かい粒子からなることがわかった。粒子径が小さく高表面を持つCaOがN_2分解反応に対して高い活性を示すことは、本反応が構造敏感反応であることを示している。すなわち、配位不飽和なサイトの多いCaO粒子のエッジあるいは凹凸の多い部分において、よりN_2O分解が進行していることが明らかとなった。

由于N_2O是NO的前体，因此平流层中臭氧耗竭的因素，也被认为是全球变暖气体之一，抑制起源于燃料燃烧的N_2O排放量在不久的将来肯定会成为一个问题。申请人首先发现氧化钙（CAO）在N_2O的直接分解反应中表现出较高的活性，并且该反应在氧气和碳氢化合物的存在下进行。在这项研究中，作为阐明N_2O分解反应的工作状态的一部分，我们使用了带有不同起始材料的CAO催化剂来研究N_2O分解反应与CAO催化剂的表面结构之间的关系。通过在HE分布期间以1173K钙化CACO_3或CA（OH）_2来获得CAO催化剂。与Ca（OH）_2原材料（BET表面积= 12.3m^2G^<-1>）相比，CAO催化剂的表面积高于CACO_3（BET表面积= 42.2M^2G^<-1>）。热重分析和XRD证实，这些是CAO的单相。使用这些催化剂，进行了N_2O分解反应，以比较每个表面积的N_2O分解反应速率。来自CACO_3原材料的CAO催化剂的活性高于CA（OH）_2原材料的活性。此外，SEM观察结果表明，尽管每种催化剂的CAO晶体的形态没有显着差异，但在CACO_3原料中，CAO晶体由较细的颗粒组成。 CAO具有较小的粒径并且具有高表面的事实表现出对N_2分解反应的高活性，这表明该反应是一种结构敏感反应。换句话说，已经揭示了N_2O分解在边缘或具有许多不均匀位点CAO颗粒位点的区域的进展。