JP7445101B1 - 逆水性ガスシフト反応触媒の調製方法およびその用途 - Google Patents
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Abstract
【課題】高いＣＯ２変換率、選択性および安定性などの要件を同時に達成する逆水ガスシフト反応触媒を提供する。【解決手段】Ｌａ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏを脱イオン水に溶解した後、ＳＢＡ－１５を加え、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比は５０：１であり、超音波分散して混合溶液Ａを得て密閉し、攪拌および乾燥処理して乾燥後の材料Ａを得て、乾燥後の材料Ａをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼し、Ｌａｙ／ＳＢＡ－１５を得、１ｍｇ／ｇのＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液を脱イオン水に分散させた後、Ｌａｙ／ＳＢＡ－１５を加え、超音波分散して混合溶液Ｂを得て密閉し、攪拌および乾燥処理して、乾燥後の材料Ｂを得て、乾燥後の材料Ｂをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼した後、Ｈ２雰囲気下で６００℃で２ｈ還元し、逆水ガスシフト反応触媒Ｒｕ２Ｌａｙ／ＳＢＡ－１５（ｙ＝５、１０、１５）を得ること、を含む逆水ガスシフト反応触媒の調製方法。【選択図】図１
Description
本発明は、触媒の技術分野に関し、具体的に逆水性ガスシフト反応触媒の調製方法および
その用途に関する。
その用途に関する。
ＣＯ２触媒水素化反応に用いられる活性貴金属としてはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕなどが挙
げられ、Ｒｕは最も経済的な貴金属であり、ＲｕはＰｔに近い触媒活性を有する。しかし
、Ｒｕ粒子の大きさは、二酸化炭素触媒水素化生成物の選択性に影響し、大きなＲｕナノ
粒子はＣＨ４の生成に有利で、Ｒｕ単原子またはナノクラスターはＣＯの生成に有利であ
る。したがって、Ｒｕ粒子のサイズを調整することにより二酸化炭素触媒水素化反応によ
るＣＯの選択性を向上させることができる。さらに、正の原子価を持つＲｕは反応中のＣ
Ｏ脱離を促進し、ＣＨ４を生成する水素化の連続反応を抑制し、ＣＯの選択性の向上に寄
与する。
しかし、単一のＲｕ系触媒で高いＣＯ２変換率、選択性および安定性などの要件を同時に
達成することは実用上困難な場合が多い。Ｒｕと相乗的に作用する別の金属を導入してバ
イメタル触媒を構築することは、上記の要件を達成するための有効な方法である。
げられ、Ｒｕは最も経済的な貴金属であり、ＲｕはＰｔに近い触媒活性を有する。しかし
、Ｒｕ粒子の大きさは、二酸化炭素触媒水素化生成物の選択性に影響し、大きなＲｕナノ
粒子はＣＨ４の生成に有利で、Ｒｕ単原子またはナノクラスターはＣＯの生成に有利であ
る。したがって、Ｒｕ粒子のサイズを調整することにより二酸化炭素触媒水素化反応によ
るＣＯの選択性を向上させることができる。さらに、正の原子価を持つＲｕは反応中のＣ
Ｏ脱離を促進し、ＣＨ４を生成する水素化の連続反応を抑制し、ＣＯの選択性の向上に寄
与する。
しかし、単一のＲｕ系触媒で高いＣＯ２変換率、選択性および安定性などの要件を同時に
達成することは実用上困難な場合が多い。Ｒｕと相乗的に作用する別の金属を導入してバ
イメタル触媒を構築することは、上記の要件を達成するための有効な方法である。
上記の技術的解決策を解決するために、本発明は、逆水性ガスシフト反応触媒の調製方法
およびその用途を提供する。
本発明の技術的解決策として、逆水性ガスシフト反応触媒の調製方法は、
Ｓ１、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２Ｏを脱イオン水に溶解した後、ＳＢＡ－１５を加え、脱イ
オン水とＳＢＡ－１５の質量比は５０：１であり、超音波分散して混合溶液Ａを得るステ
ップと、
Ｓ２、混合溶液Ａを密閉し、攪拌および乾燥処理して乾燥後の材料Ａを得るステップと、
Ｓ３、乾燥後の材料Ａをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼し、Ｌａｙ／ＳＢＡ－１５を得
、ここで、ｙの値は５、１０、１５であり、ｙ＝５のとき、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２Ｏと
ＳＢＡ－１５の質量比は０．１２４：１であり、ｙ＝１０のとき、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ
２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．２４６：１であり、ｙ＝１５のとき、Ｌａ(ＮＯ３)３
・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．３７２：１であるステップと、
Ｓ４、１ｍｇ／ｇのＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液を脱イオン水に分散させた後、Ｌａｙ／Ｓ
ＢＡ－１５を加え、超音波分散して混合溶液Ｂを得、ここで、ＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液
とＬａｙ／ＳＢＡ－１５の質量比は２０：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比
は５０：１であるステップと、
Ｓ５、混合溶液Ｂを密閉し、攪拌および乾燥処理して、乾燥後の材料Ｂを得るステップと
、
Ｓ６、乾燥後の材料Ｂをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼した後、Ｈ２雰囲気下で６００
℃で２ｈ還元し、逆水性ガスシフト反応触媒Ｒｕ２Ｌａｙ／ＳＢＡ－１５を得、ここで、
ｙの値は５、１０、１５であるステップと、を含む。
説明：Ｌａを担持した後にＲｕを担持する段階含浸法を採用して逆水性ガスシフト反応触
媒を調製することにより、Ｒｕを担持した後にＬａを担持する段階含浸法に比べて、本調
製方法は、ＲｕとＬａを効果的かつ十分に相互作用させ、触媒の触媒活性を向上させるこ
とができる。
本発明の一側面によれば、前記ステップＳ３およびステップＳ６において、前記マッフル
炉内の温度を、５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から５００℃まで昇温させる。
説明：上記条件下での十分な焙焼により、金属前駆体が空気と十分に反応して金属酸化物
を生成することが保証される。
本発明の一側面によれば、前記密閉攪拌および乾燥処理の方法は、混合溶液Ａまたは混合
溶液Ｂを３ｈ密閉攪拌し、密閉を解除し、８０℃水浴の条件下で脱イオン水が全て揮発す
るまで連続的に攪拌し、乾燥後の材料を得た後、乾燥後の材料をオーブンに入れて８０℃
で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料Ａまたは材料Ｂを得ることである。
説明：上記条件下で混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂを密閉攪拌および乾燥処理することによ
り、ＲｕまたはＬａをＳＢＡ－１５に効果的に担持させ、Ｒｕを担持した後にＲｕを担持
する段階的含浸により、逆水性ガスシフト反応触媒の触媒活性を効果的に向上させること
ができる。
本発明の一側面によれば、前記ＳＢＡ－１５は磁性ＳＢＡ－１５であり、混合溶液Ａまた
は混合溶液Ｂを密閉環境に置き、密閉攪拌期間で、混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂに磁場強
度０．５～１．５Ｔの磁場を印可し、
前記磁場は、４０～６０°の円弧長を有し、密閉攪拌ビンの円の中心を中心対称に分布す
る円弧状電磁石を使用して２０～４０ｓ／回の発振周波数を通じて印可される磁場であり
、前記円弧状電磁石の磁場強度は０．５～１．５Ｔである。
説明：上記条件下で磁性ＳＢＡ－１５を担体として使用し、磁場の作用と併用することに
より、ＲｕまたはＬａをＳＢＡ－１５により均一に担持させ、ＲｕとＬａが効果的かつ十
分に相互作用し、逆水性ガスシフト反応触媒の触媒活性を効果的に向上させることができ
る。
本発明の別の側面によれば、本発明は、逆水性ガスシフト反応触媒の用途をさらに提供し
、前記逆水性ガスシフト反応触媒を用いてＣＯ２水素化反応を熱触媒してＣＯを製造し、
反応前に逆水性ガスシフト反応触媒をＨ２雰囲気下で１ｈ還元し、ここで、Ｈ２の流量は
３０ｍＬ／ｍｉｎであり、温度は６００℃である。
説明：上記条件を採用し、反応前に逆水性ガスシフト反応触媒をＨ２雰囲気下で還元する
ことにより、逆水性ガスシフト反応触媒を効果的に活性化することができる。
本発明の別の側面によれば、前記逆水性ガスシフト反応触媒を用いてＣＯ２水素化反応を
熱触媒してＣＯを製造する方法は、固定床反応器に５０ｍｇの前記逆水性ガスシフト反応
触媒を加えた後、ＣＯ２、Ｈ２とＮ２を流量比１：４：１で混合し、固定床反応器に通気
して連続的に反応させ、ここで、混合ガスの空気流速は４３２００ｍＬ ｈ－１ ｇ－１で
あり、反応温度は３００℃～６００℃であり、５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から３０
０℃～６００℃まで昇温させることである。
説明：上記条件を採用し、ＣＯ２水素化反応を熱触媒してＣＯを製造することにより、調
製した逆水性ガスシフト反応触媒を用いてＣＯ２をＣＯに効果的に変換でき、ＣＯ２変換
率の向上、コストの削減が可能であり、経済的利益の向上に寄与する。
本発明は以下の有益な効果を有する。
（１）本発明は、ルテニウム－ランタンバイメタル触媒の逆水性ガスシフト反応触媒調製
方法を提供し、段階含浸法によりＬａとＲｕをＳＢＡ－１５の表面に効果的に導入し、高
温焼成および段階昇温還元のステップにより担持型ルテニウム－ランタンバイメタル触媒
を調製し、Ｌａは希土類元素であり、金属担体間の相互作用を調整するための触媒補助剤
として使用され、活性金属の分散および価数に影響を与え、高温下での活性金属のシンタ
リングを抑制することができ、本発明の担持型ルテニウム－ランタンバイメタル触媒は、
ＲｕとＬａの相乗効果によりＲｕの深刻な凝集現象を抑制することができる。
（２）本発明は、逆水性ガスシフト反応触媒の用途を提供し、本発明で調製したルテニウ
ム－ランタンバイメタル触媒を用いたＣＯ２水素化反応の熱触媒により、高い反応活性お
よび１００％のＣＯ選択性を両立でき、安定性も良好である。
およびその用途を提供する。
本発明の技術的解決策として、逆水性ガスシフト反応触媒の調製方法は、
Ｓ１、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２Ｏを脱イオン水に溶解した後、ＳＢＡ－１５を加え、脱イ
オン水とＳＢＡ－１５の質量比は５０：１であり、超音波分散して混合溶液Ａを得るステ
ップと、
Ｓ２、混合溶液Ａを密閉し、攪拌および乾燥処理して乾燥後の材料Ａを得るステップと、
Ｓ３、乾燥後の材料Ａをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼し、Ｌａｙ／ＳＢＡ－１５を得
、ここで、ｙの値は５、１０、１５であり、ｙ＝５のとき、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２Ｏと
ＳＢＡ－１５の質量比は０．１２４：１であり、ｙ＝１０のとき、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ
２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．２４６：１であり、ｙ＝１５のとき、Ｌａ(ＮＯ３)３
・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．３７２：１であるステップと、
Ｓ４、１ｍｇ／ｇのＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液を脱イオン水に分散させた後、Ｌａｙ／Ｓ
ＢＡ－１５を加え、超音波分散して混合溶液Ｂを得、ここで、ＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液
とＬａｙ／ＳＢＡ－１５の質量比は２０：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比
は５０：１であるステップと、
Ｓ５、混合溶液Ｂを密閉し、攪拌および乾燥処理して、乾燥後の材料Ｂを得るステップと
、
Ｓ６、乾燥後の材料Ｂをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼した後、Ｈ２雰囲気下で６００
℃で２ｈ還元し、逆水性ガスシフト反応触媒Ｒｕ２Ｌａｙ／ＳＢＡ－１５を得、ここで、
ｙの値は５、１０、１５であるステップと、を含む。
説明：Ｌａを担持した後にＲｕを担持する段階含浸法を採用して逆水性ガスシフト反応触
媒を調製することにより、Ｒｕを担持した後にＬａを担持する段階含浸法に比べて、本調
製方法は、ＲｕとＬａを効果的かつ十分に相互作用させ、触媒の触媒活性を向上させるこ
とができる。
本発明の一側面によれば、前記ステップＳ３およびステップＳ６において、前記マッフル
炉内の温度を、５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から５００℃まで昇温させる。
説明：上記条件下での十分な焙焼により、金属前駆体が空気と十分に反応して金属酸化物
を生成することが保証される。
本発明の一側面によれば、前記密閉攪拌および乾燥処理の方法は、混合溶液Ａまたは混合
溶液Ｂを３ｈ密閉攪拌し、密閉を解除し、８０℃水浴の条件下で脱イオン水が全て揮発す
るまで連続的に攪拌し、乾燥後の材料を得た後、乾燥後の材料をオーブンに入れて８０℃
で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料Ａまたは材料Ｂを得ることである。
説明：上記条件下で混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂを密閉攪拌および乾燥処理することによ
り、ＲｕまたはＬａをＳＢＡ－１５に効果的に担持させ、Ｒｕを担持した後にＲｕを担持
する段階的含浸により、逆水性ガスシフト反応触媒の触媒活性を効果的に向上させること
ができる。
本発明の一側面によれば、前記ＳＢＡ－１５は磁性ＳＢＡ－１５であり、混合溶液Ａまた
は混合溶液Ｂを密閉環境に置き、密閉攪拌期間で、混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂに磁場強
度０．５～１．５Ｔの磁場を印可し、
前記磁場は、４０～６０°の円弧長を有し、密閉攪拌ビンの円の中心を中心対称に分布す
る円弧状電磁石を使用して２０～４０ｓ／回の発振周波数を通じて印可される磁場であり
、前記円弧状電磁石の磁場強度は０．５～１．５Ｔである。
説明：上記条件下で磁性ＳＢＡ－１５を担体として使用し、磁場の作用と併用することに
より、ＲｕまたはＬａをＳＢＡ－１５により均一に担持させ、ＲｕとＬａが効果的かつ十
分に相互作用し、逆水性ガスシフト反応触媒の触媒活性を効果的に向上させることができ
る。
本発明の別の側面によれば、本発明は、逆水性ガスシフト反応触媒の用途をさらに提供し
、前記逆水性ガスシフト反応触媒を用いてＣＯ２水素化反応を熱触媒してＣＯを製造し、
反応前に逆水性ガスシフト反応触媒をＨ２雰囲気下で１ｈ還元し、ここで、Ｈ２の流量は
３０ｍＬ／ｍｉｎであり、温度は６００℃である。
説明：上記条件を採用し、反応前に逆水性ガスシフト反応触媒をＨ２雰囲気下で還元する
ことにより、逆水性ガスシフト反応触媒を効果的に活性化することができる。
本発明の別の側面によれば、前記逆水性ガスシフト反応触媒を用いてＣＯ２水素化反応を
熱触媒してＣＯを製造する方法は、固定床反応器に５０ｍｇの前記逆水性ガスシフト反応
触媒を加えた後、ＣＯ２、Ｈ２とＮ２を流量比１：４：１で混合し、固定床反応器に通気
して連続的に反応させ、ここで、混合ガスの空気流速は４３２００ｍＬ ｈ－１ ｇ－１で
あり、反応温度は３００℃～６００℃であり、５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から３０
０℃～６００℃まで昇温させることである。
説明：上記条件を採用し、ＣＯ２水素化反応を熱触媒してＣＯを製造することにより、調
製した逆水性ガスシフト反応触媒を用いてＣＯ２をＣＯに効果的に変換でき、ＣＯ２変換
率の向上、コストの削減が可能であり、経済的利益の向上に寄与する。
本発明は以下の有益な効果を有する。
（１）本発明は、ルテニウム－ランタンバイメタル触媒の逆水性ガスシフト反応触媒調製
方法を提供し、段階含浸法によりＬａとＲｕをＳＢＡ－１５の表面に効果的に導入し、高
温焼成および段階昇温還元のステップにより担持型ルテニウム－ランタンバイメタル触媒
を調製し、Ｌａは希土類元素であり、金属担体間の相互作用を調整するための触媒補助剤
として使用され、活性金属の分散および価数に影響を与え、高温下での活性金属のシンタ
リングを抑制することができ、本発明の担持型ルテニウム－ランタンバイメタル触媒は、
ＲｕとＬａの相乗効果によりＲｕの深刻な凝集現象を抑制することができる。
（２）本発明は、逆水性ガスシフト反応触媒の用途を提供し、本発明で調製したルテニウ
ム－ランタンバイメタル触媒を用いたＣＯ２水素化反応の熱触媒により、高い反応活性お
よび１００％のＣＯ選択性を両立でき、安定性も良好である。
［符号の説明］
１ 密閉攪拌ビン
１１ 密閉カバー
２ 円弧状電磁石
２１ 傾斜ガイド溝
３ モータ
４ 攪拌ロッド
５ 環状フレーム
５１ ガイドブロック
５２ 支持板
６ 伸縮ロッド
７ 第１エアバッグロッド
８ ネジロッド
８１ 攪拌ブレード
９ 第２エアバッグロッド
１０ 注水ビン
１ 密閉攪拌ビン
１１ 密閉カバー
２ 円弧状電磁石
２１ 傾斜ガイド溝
３ モータ
４ 攪拌ロッド
５ 環状フレーム
５１ ガイドブロック
５２ 支持板
６ 伸縮ロッド
７ 第１エアバッグロッド
８ ネジロッド
８１ 攪拌ブレード
９ 第２エアバッグロッド
１０ 注水ビン
以下、本発明の利点をよりよく反映するために、具体的な実施形態を参照して本発明をよ
り詳細に説明する。
実施例１
逆水性ガスシフト反応触媒は、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５であり、
上記逆水性ガスシフト反応触媒Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５の調製方法は、
Ｓ１、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２Ｏを脱イオン水に溶解した後、ＳＢＡ－１５を加え、超音
波分散して混合溶液Ａを得、ここで、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５の質量比
は０．２４６：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比は５０：１であるステップ
と、
Ｓ２、混合溶液Ａを３ｈ密閉攪拌し、密閉を解除して８０℃の水浴条件下で、脱イオン水
がすべて揮発するまで連続的に攪拌し、乾燥後の材料を得た後、乾燥後の材料をオーブン
に入れて８０℃で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料Ａを得るステップと、
Ｓ３、乾燥後の材料Ａをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼し、Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５を
得、ここで、マッフル炉内の温度を５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から５５０℃に昇温
させるステップと、
Ｓ４、１ｍｇ／ｇのＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液を脱イオン水に分散させた後、Ｌａ１０／
ＳＢＡ－１５を加え、超音波分散して混合溶液Ｂを得、ここで、ＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶
液とＬａ１０／ＳＢＡ－１５の質量比は２０：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質
量比は５０：１であるステップと、
Ｓ５、混合溶液Ｂを３ｈ密閉攪拌し、密閉を解除して８０℃の水浴条件下で、脱イオンが
水がすべて揮発するまで連続的に攪拌し、乾燥後の材料を得た後、乾燥後の材料をオーブ
ンに入れ８０℃で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料Ｂを得るステップと、
Ｓ６、乾燥後の材料Ｂをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼した後、３０℃に冷却し、Ｈ２
雰囲気下で、マッフル炉内の温度を５℃／ｍｉｎの昇温速度で３０℃から６００℃まで加
熱し、６００℃で２ｈ還元して、逆水性ガスシフト反応触媒Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１
５を得るステップと、を含む。
上記実施例１の段階含浸法によって調製されたＲｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５に対して関
連実験測定を実施し、以下の比較例を実施し：
１）比較例１：本比較例は、含浸法によってＲｕ２／ＳＢＡ－１５を調製する過程を記載
し、
１ｍｇ／ｇのＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液とＳＢＡ－１５を脱イオン水に加え、ＲｕＣｌ３
・３Ｈ２Ｏ溶液とＳＢＡ－１５の質量比は２０：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の
質量比は５０：１であり、超音波分散して混合溶液を得、混合溶液を３ｈ密閉攪拌した後
、密閉を解除して８０℃の水浴条件下で、脱イオンが水がすべて揮発するまで連続的に攪
拌し、オーブンに入れ８０℃で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料を得、乾燥後の材料をマッフ
ル炉に移し、５５０℃で６ｈ焙焼し、最後に、Ｈ２雰囲気下で、マッフル炉内の温度を５
℃／ｍｉｎの昇温速度で３０℃から６００℃まで加熱し、６００℃で２ｈ還元し、ここで
、マッフル炉内の温度を５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から５５０℃まで昇温させる。
２）比較例２：本比較例は、含浸法によってＬａ１０／ＳＢＡ－１５を調製する過程を記
載し、
Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５を脱イオン水に加え、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２
ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．２４６：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比
は５０：１であり、超音波分散して混合溶液を得、混合溶液を３ｈ密閉攪拌した後、密閉
を解除し８０℃の水浴条件下で、脱イオンが水がすべて揮発するまで連続的に攪拌し、オ
ーブンに入れ８０℃で１２ｈ乾燥して、乾燥後の材料を得、乾燥後の材料をマッフル炉で
５５０℃で６ｈ焙焼し、最後に、Ｈ２雰囲気下で、マッフル炉内の温度を５℃／ｍｉｎの
昇温速度で３０℃から６００℃まで加熱し、６００℃で２ｈ還元し、ここで、マッフル炉
内の温度を５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から５５０℃まで昇温させる。
３）比較例３：本比較例は、段階含浸法によってｓｅｑ－Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５
を調製する過程を記載し、
１ｍｇ／ｇのＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液とＳＢＡ－１５を脱イオン水に加え、ＲｕＣｌ３
・３Ｈ２Ｏ溶液とＳＢＡ－１５の質量比は２０：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の
質量比は５０：１であり、超音波分散して混合溶液を得、混合溶液を３ｈ密閉攪拌した後
、密閉を解除し８０℃の水浴条件下で、脱イオンが水がすべて揮発するまで連続的に攪拌
し、オーブンに入れ８０℃で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料を得、乾燥後の材料をマッフル
炉に移し、５５０℃で６ｈ焙焼し、Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５を得、
Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２ＯとＲｕ２／ＳＢＡ－１５を脱イオン水に加え、Ｌａ(ＮＯ３)３
・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．２４６：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５
の質量比は５０：１であり、超音波分散して混合溶液を得、混合溶液を３ｈ密閉攪拌した
後、密閉を解除し８０℃の水浴条件下で、脱イオンが水がすべて揮発するまで連続的に攪
拌し、オーブンに入れ８０℃で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料を得、乾燥後の材料をマッフ
ル炉で５５０℃で６ｈ焙焼し、最後に、Ｈ２雰囲気下で、マッフル炉内の温度を５℃／ｍ
ｉｎの昇温速度で３０℃から６００℃まで加熱し、６００℃で２ｈ還元し、ここで、マッ
フル炉内の温度を５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から５５０℃まで昇温させることによ
り、逆水性ガスシフト反応触媒ｓｅｑ－Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５を得ることができ
る。
含浸法によって調製されたＲｕ２／ＳＢＡ－１５、Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５、段階含浸法
によって調製されたＲｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５およびｓｅｑ－Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢ
Ａ－１５のＸＲＤ図は図１に示される。２３°付近に現れたブロードピークはアモルファ
スシリカに由来する。Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５およびＲｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５につい
て、３８．４、４２．２、４４．０および５８．３°に現れた特徴ピークはＲｕに由来し
、Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５の信号が強く、これは、逆水性ガスシフト反応触媒中のＲｕが高
い結晶性を有し、ナノ粒子が大きいことを示し、後者のピーク強度が顕著に弱くなり、こ
れは、Ｌａの添加によりＲｕを分散させ凝集を抑制することに寄与する。ｓｅｑ－Ｒｕ２
Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５、Ｒｕの回折信号がさらに弱くなり、段階含浸時の「Ｒｕ」、「
Ｌａ」の順序に関連し、後に含浸したＬａがＲｕのほとんどを覆う。Ｌａ１０／ＳＢＡ－
１５について、Ｌａに関連するピークの存在は明確に観察されず、これは、ＬａがＳＢＡ
－１５に高度に分散していることを示す。
含浸法によって調製されたＲｕ２／ＳＢＡ－１５、および段階含浸法によって調製された
Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５のＴＥＭ図は図２に示される。Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５の表
面に、多数のＲｕナノ粒子が堆積して形成された１００ｎｍを超える凝集構造が見られ、
これは、高温処理後、ＲｕがＳＢＡ－１５の表面に深刻な移動および凝集を起こしている
ことを示す。Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５では、同様の構造は明瞭に観察されず、形成
されたナノ粒子はＳＢＡ－１５の表面に比較的均一なサイズで分散しており、これは、Ｌ
ａの添加によりＲｕの凝集を適切に抑制する作用があることを示す。
含浸法によって調製されたＲｕ２／ＳＢＡ－１５、および段階含浸法によって調製された
Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５のＲｕ ３ｐ領域のＸＰＳ図およびＲｕ価数の相対的含有
量の表はそれぞれ図３および以下の表１に示される。図３中の４６１および４８３Ｖのピ
ークはゼロ原子価のＲｕに属し、４６３および４８５ｅＶのピークは正電荷のＲｕ（ｎ＋
、０＜ｎ＜２）に属し、ピークの面積は異なる価数Ｒｕの相対的含有量を象徴している。
図３から分かるように、Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５に比べて、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５
はより多くのＲｕｎ＋種があり、これは、ルテニウム－ランタンバイメタル間でＲｕから
Ｌａへの電子移動があることを示唆している。Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５中のＲｕｎ＋種のピ
ークは、一部のＲｕが空気で酸化されたことに起因する。
表１ Ｒｕ価数の相対的含有量の結果
り詳細に説明する。
実施例１
逆水性ガスシフト反応触媒は、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５であり、
上記逆水性ガスシフト反応触媒Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５の調製方法は、
Ｓ１、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２Ｏを脱イオン水に溶解した後、ＳＢＡ－１５を加え、超音
波分散して混合溶液Ａを得、ここで、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５の質量比
は０．２４６：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比は５０：１であるステップ
と、
Ｓ２、混合溶液Ａを３ｈ密閉攪拌し、密閉を解除して８０℃の水浴条件下で、脱イオン水
がすべて揮発するまで連続的に攪拌し、乾燥後の材料を得た後、乾燥後の材料をオーブン
に入れて８０℃で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料Ａを得るステップと、
Ｓ３、乾燥後の材料Ａをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼し、Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５を
得、ここで、マッフル炉内の温度を５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から５５０℃に昇温
させるステップと、
Ｓ４、１ｍｇ／ｇのＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液を脱イオン水に分散させた後、Ｌａ１０／
ＳＢＡ－１５を加え、超音波分散して混合溶液Ｂを得、ここで、ＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶
液とＬａ１０／ＳＢＡ－１５の質量比は２０：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質
量比は５０：１であるステップと、
Ｓ５、混合溶液Ｂを３ｈ密閉攪拌し、密閉を解除して８０℃の水浴条件下で、脱イオンが
水がすべて揮発するまで連続的に攪拌し、乾燥後の材料を得た後、乾燥後の材料をオーブ
ンに入れ８０℃で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料Ｂを得るステップと、
Ｓ６、乾燥後の材料Ｂをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼した後、３０℃に冷却し、Ｈ２
雰囲気下で、マッフル炉内の温度を５℃／ｍｉｎの昇温速度で３０℃から６００℃まで加
熱し、６００℃で２ｈ還元して、逆水性ガスシフト反応触媒Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１
５を得るステップと、を含む。
上記実施例１の段階含浸法によって調製されたＲｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５に対して関
連実験測定を実施し、以下の比較例を実施し：
１）比較例１：本比較例は、含浸法によってＲｕ２／ＳＢＡ－１５を調製する過程を記載
し、
１ｍｇ／ｇのＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液とＳＢＡ－１５を脱イオン水に加え、ＲｕＣｌ３
・３Ｈ２Ｏ溶液とＳＢＡ－１５の質量比は２０：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の
質量比は５０：１であり、超音波分散して混合溶液を得、混合溶液を３ｈ密閉攪拌した後
、密閉を解除して８０℃の水浴条件下で、脱イオンが水がすべて揮発するまで連続的に攪
拌し、オーブンに入れ８０℃で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料を得、乾燥後の材料をマッフ
ル炉に移し、５５０℃で６ｈ焙焼し、最後に、Ｈ２雰囲気下で、マッフル炉内の温度を５
℃／ｍｉｎの昇温速度で３０℃から６００℃まで加熱し、６００℃で２ｈ還元し、ここで
、マッフル炉内の温度を５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から５５０℃まで昇温させる。
２）比較例２：本比較例は、含浸法によってＬａ１０／ＳＢＡ－１５を調製する過程を記
載し、
Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５を脱イオン水に加え、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２
ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．２４６：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比
は５０：１であり、超音波分散して混合溶液を得、混合溶液を３ｈ密閉攪拌した後、密閉
を解除し８０℃の水浴条件下で、脱イオンが水がすべて揮発するまで連続的に攪拌し、オ
ーブンに入れ８０℃で１２ｈ乾燥して、乾燥後の材料を得、乾燥後の材料をマッフル炉で
５５０℃で６ｈ焙焼し、最後に、Ｈ２雰囲気下で、マッフル炉内の温度を５℃／ｍｉｎの
昇温速度で３０℃から６００℃まで加熱し、６００℃で２ｈ還元し、ここで、マッフル炉
内の温度を５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から５５０℃まで昇温させる。
３）比較例３：本比較例は、段階含浸法によってｓｅｑ－Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５
を調製する過程を記載し、
１ｍｇ／ｇのＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液とＳＢＡ－１５を脱イオン水に加え、ＲｕＣｌ３
・３Ｈ２Ｏ溶液とＳＢＡ－１５の質量比は２０：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の
質量比は５０：１であり、超音波分散して混合溶液を得、混合溶液を３ｈ密閉攪拌した後
、密閉を解除し８０℃の水浴条件下で、脱イオンが水がすべて揮発するまで連続的に攪拌
し、オーブンに入れ８０℃で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料を得、乾燥後の材料をマッフル
炉に移し、５５０℃で６ｈ焙焼し、Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５を得、
Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２ＯとＲｕ２／ＳＢＡ－１５を脱イオン水に加え、Ｌａ(ＮＯ３)３
・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．２４６：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５
の質量比は５０：１であり、超音波分散して混合溶液を得、混合溶液を３ｈ密閉攪拌した
後、密閉を解除し８０℃の水浴条件下で、脱イオンが水がすべて揮発するまで連続的に攪
拌し、オーブンに入れ８０℃で１２ｈ乾燥し、乾燥後の材料を得、乾燥後の材料をマッフ
ル炉で５５０℃で６ｈ焙焼し、最後に、Ｈ２雰囲気下で、マッフル炉内の温度を５℃／ｍ
ｉｎの昇温速度で３０℃から６００℃まで加熱し、６００℃で２ｈ還元し、ここで、マッ
フル炉内の温度を５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から５５０℃まで昇温させることによ
り、逆水性ガスシフト反応触媒ｓｅｑ－Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５を得ることができ
る。
含浸法によって調製されたＲｕ２／ＳＢＡ－１５、Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５、段階含浸法
によって調製されたＲｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５およびｓｅｑ－Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢ
Ａ－１５のＸＲＤ図は図１に示される。２３°付近に現れたブロードピークはアモルファ
スシリカに由来する。Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５およびＲｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５につい
て、３８．４、４２．２、４４．０および５８．３°に現れた特徴ピークはＲｕに由来し
、Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５の信号が強く、これは、逆水性ガスシフト反応触媒中のＲｕが高
い結晶性を有し、ナノ粒子が大きいことを示し、後者のピーク強度が顕著に弱くなり、こ
れは、Ｌａの添加によりＲｕを分散させ凝集を抑制することに寄与する。ｓｅｑ－Ｒｕ２
Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５、Ｒｕの回折信号がさらに弱くなり、段階含浸時の「Ｒｕ」、「
Ｌａ」の順序に関連し、後に含浸したＬａがＲｕのほとんどを覆う。Ｌａ１０／ＳＢＡ－
１５について、Ｌａに関連するピークの存在は明確に観察されず、これは、ＬａがＳＢＡ
－１５に高度に分散していることを示す。
含浸法によって調製されたＲｕ２／ＳＢＡ－１５、および段階含浸法によって調製された
Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５のＴＥＭ図は図２に示される。Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５の表
面に、多数のＲｕナノ粒子が堆積して形成された１００ｎｍを超える凝集構造が見られ、
これは、高温処理後、ＲｕがＳＢＡ－１５の表面に深刻な移動および凝集を起こしている
ことを示す。Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５では、同様の構造は明瞭に観察されず、形成
されたナノ粒子はＳＢＡ－１５の表面に比較的均一なサイズで分散しており、これは、Ｌ
ａの添加によりＲｕの凝集を適切に抑制する作用があることを示す。
含浸法によって調製されたＲｕ２／ＳＢＡ－１５、および段階含浸法によって調製された
Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５のＲｕ ３ｐ領域のＸＰＳ図およびＲｕ価数の相対的含有
量の表はそれぞれ図３および以下の表１に示される。図３中の４６１および４８３Ｖのピ
ークはゼロ原子価のＲｕに属し、４６３および４８５ｅＶのピークは正電荷のＲｕ（ｎ＋
、０＜ｎ＜２）に属し、ピークの面積は異なる価数Ｒｕの相対的含有量を象徴している。
図３から分かるように、Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５に比べて、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５
はより多くのＲｕｎ＋種があり、これは、ルテニウム－ランタンバイメタル間でＲｕから
Ｌａへの電子移動があることを示唆している。Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５中のＲｕｎ＋種のピ
ークは、一部のＲｕが空気で酸化されたことに起因する。
表１ Ｒｕ価数の相対的含有量の結果
実施例２
実施例１で調製した逆水性ガスシフト反応触媒の用途により、逆水性ガスシフト反応触媒
をＣＯ２水素化反応を熱触媒してＣＯを製造することに使用し、反応前に逆水性ガスシフ
ト反応触媒をＨ２雰囲気下で１ｈ還元し、ここで、Ｈ２の流量は３０ｍＬ／ｍｉｎであり
、温度は６００℃であり、
ここで、逆水性ガスシフト反応触媒によりＣＯ２水素化反応を熱触媒してＣＯを製造する
方法は、固定床反応器に５０ｍｇの前記逆水性ガスシフト反応触媒を加えた後、ＣＯ２、
Ｈ２とＮ２を流量比１：４：１で混合し、固定床反応器に通気して連続的に反応させ、こ
こで、混合ガスの空気流速は４３２００ｍＬ ｈ－１ ｇ－１であり、反応温度は６００℃
であり、５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から６００℃まで昇温させることである。
実施例１および比較例１～３で調製した逆水性ガスシフト反応触媒を使用して、実施例２
のＣＯ２水素化反応を熱触媒してＣＯを製造し、触媒用量はすべて５０ｍｇであり、反応
温度が３００℃に達した後、５０℃の間隔毎に１ｈ安定化させてデータを記録し、触媒反
応の結果は図４および以下の表２にしめされ：
表２ 各触媒の６００℃時のＣＯ２水素化反応の熱触媒結果
実施例１および比較例２～３を比較すると、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５、Ｌａ１０／
ＳＢＡ－１５とｓｅｑ－Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５はすべて１００％ＣＯ選択性を有
する。Ｌａの存在により、ＣＯの脱離を促進し、高い選択性をもたらす。Ｒｕ２Ｌａ１０
／ＳＢＡ－１５は最も高いＣＯ２変換率を有する。
実施例および比較例１を比較すると、Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５の触媒反応活性が高いものの
、ＣＯに対する選択性が低く、副生成物の発生を伴うため、需要を満たすことができない
。要約すると、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５は高いＣＯ２変換率と１００％のＣＯ選択
性という２つの大きな要求を同時に満たすことができ、逆水ガスシフト反応により理想的
な触媒であることが検証された。これは、Ｌａの存在により、Ｒｕ凝集を抑制して粒子径
の大きなＲｕナノ粒子を形成することに寄与し、適切な粒子径により露出したＲｕ活性サ
イトはＣＯ２の活性化にある程度寄与し、高いＣＯ２変換率の前提下で、１００％ ＣＯ
選択性を達成した。
同時に、実施例１のＲｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５触媒の安定性をさらに測定するために
、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５触媒を用いて実施例２のＣＯ２水素化反応安定性を測定
する。触媒用量は５０ｍｇであり、反応温度は６００℃であり、反応条件を固定して３２
ｈ連続的に反応させ、１ｈごとにデータを記録した。安定性測定の結果は図５および以下
の表３に示され：
表３ 触媒６００℃時のＣＯ２水素化反応の熱触媒安定性測定の結果
表３の結果から分かるように、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５触媒を３２ｈ連続的に反応
させた後、ＣＯ２変換率は約５２％で安定しており、ＣＯ選択性は１００％から９８．８
５％にわずかに低下した。Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５は高温条件下で良好な安定性を
示し、ＲｕとＬａ間に相互作用および電子移動があり、活性成分を効果的に安定化させ、
Ｒｕのシンタリングや凝集を抑制することができる。
実施例３
本実施例は以下の点で実施例１と異なり、逆水性ガスシフト反応触媒はＲｕ２Ｌａ５／Ｓ
ＢＡ－１５であり、ここで、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．１
２４：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比は５０：１である。
実施例４
本実施例は以下の点で実施例１と異なり、逆水性ガスシフト反応触媒はＲｕ２Ｌａ１５／
ＳＢＡ－１５であり、ここで、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．
３７２：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比は５０：１である。
上記実施例３、４で調製した逆水性ガスシフト反応触媒と実施例１で調製した逆水性ガス
シフト反応触媒を、実施例２のＣＯ２水素化を熱触媒してＣＯを製造する反応に使用し、
逆水性ガスシフト反応触媒用量はすべて５０ｍｇである。触媒反応の結果は図６および以
下の表４に示され：
表４ 各触媒６００℃時のＣＯ２水素化反応熱触媒結果
以上の表４の結果から分かるように、ＳＢＡ－１５に担持された異なる割合のＲｕ、Ｌａ
はＣＯ２水素化反応の変換率にある程度影響を与える。Ｌａ担持量が増加すると、逆水性
ガスシフト反応触媒によるＣＯ２変換率が最初に増加し、次に減少するという変化傾向を
示した。実施例１、３および４では、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５は最も高いＣＯ２触
媒活性を示し、１００％ＣＯ選択性を有する。
Ｒｕ２Ｌａ５／ＳＢＡ－１５、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５およびＲｕ２Ｌａ１５ ／Ｓ
ＢＡ－１５については、図１のＸＲＤ測定結果から分かるように、Ｌａの含有量の増加に
つれて、Ｒｕに関連する回折ピーク強度が徐々に低下し、Ｌａの含有量が高いほど、Ｒｕ
の回折ピーク強度が小さくなり、Ｒｕナノ粒子がより分散している。
Ｒｕ２Ｌａ５／ＳＢＡ－１５、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５およびＲｕ２Ｌａ１５／Ｓ
ＢＡ－１５については、図１のＸＲＤ測定結果および以下の表５から分かるように、Ｌａ
の添加によりＲｕの価数の相対的含有量に影響を与え、２つの元素間に電子移動があり、
Ｌａの含有量の増加につれて、Ｒｕｎ＋の相対的含有量が増加するため、ＣＯの脱離を促
進する。
表５ Ｒｕ価数の相対的含有量の結果
実施例５
本実施例は以下の点で実施例１と異なり、ＳＢＡ－１５は磁性ＳＢＡ－１５であり、磁性
ＳＢＡ－１５の調製方法は、２ｇの塩化第一鉄を遮光条件下で４８℃の５０ｍＬ水に攪拌
しながら溶解し、２．７ｇのＰ１２３を加え均一に混合して混合液を得、５．５ｇのＴＥ
ＯＳと３５℃の３０ｍＬ水を均一に混合して混合液に素早く添加し、次に１６ｈ攪拌し、
その後反応生成物をポリテトラフルオロエチレン反応釜に移し、１００℃の水で４８ｈ加
熱し、その後冷却、濾過および乾燥した後、マッフル炉に入れ５５０℃で６ｈ焙焼して、
磁性ＳＢＡ－１５を得ることであり、
混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂを密閉環境に置き、密閉攪拌期間、混合溶液Ａまたは混合溶
液Ｂに磁場強度１．２Ｔの磁場を印可する。
実施例１で調製した逆水性ガスシフト反応触媒の用途により、逆水性ガスシフト反応触媒
をＣＯ２水素化反応を熱触媒してＣＯを製造することに使用し、反応前に逆水性ガスシフ
ト反応触媒をＨ２雰囲気下で１ｈ還元し、ここで、Ｈ２の流量は３０ｍＬ／ｍｉｎであり
、温度は６００℃であり、
ここで、逆水性ガスシフト反応触媒によりＣＯ２水素化反応を熱触媒してＣＯを製造する
方法は、固定床反応器に５０ｍｇの前記逆水性ガスシフト反応触媒を加えた後、ＣＯ２、
Ｈ２とＮ２を流量比１：４：１で混合し、固定床反応器に通気して連続的に反応させ、こ
こで、混合ガスの空気流速は４３２００ｍＬ ｈ－１ ｇ－１であり、反応温度は６００℃
であり、５℃／ｍｉｎの昇温速度で２５℃から６００℃まで昇温させることである。
実施例１および比較例１～３で調製した逆水性ガスシフト反応触媒を使用して、実施例２
のＣＯ２水素化反応を熱触媒してＣＯを製造し、触媒用量はすべて５０ｍｇであり、反応
温度が３００℃に達した後、５０℃の間隔毎に１ｈ安定化させてデータを記録し、触媒反
応の結果は図４および以下の表２にしめされ：
表２ 各触媒の６００℃時のＣＯ２水素化反応の熱触媒結果
実施例１および比較例２～３を比較すると、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５、Ｌａ１０／
ＳＢＡ－１５とｓｅｑ－Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５はすべて１００％ＣＯ選択性を有
する。Ｌａの存在により、ＣＯの脱離を促進し、高い選択性をもたらす。Ｒｕ２Ｌａ１０
／ＳＢＡ－１５は最も高いＣＯ２変換率を有する。
実施例および比較例１を比較すると、Ｒｕ２／ＳＢＡ－１５の触媒反応活性が高いものの
、ＣＯに対する選択性が低く、副生成物の発生を伴うため、需要を満たすことができない
。要約すると、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５は高いＣＯ２変換率と１００％のＣＯ選択
性という２つの大きな要求を同時に満たすことができ、逆水ガスシフト反応により理想的
な触媒であることが検証された。これは、Ｌａの存在により、Ｒｕ凝集を抑制して粒子径
の大きなＲｕナノ粒子を形成することに寄与し、適切な粒子径により露出したＲｕ活性サ
イトはＣＯ２の活性化にある程度寄与し、高いＣＯ２変換率の前提下で、１００％ ＣＯ
選択性を達成した。
同時に、実施例１のＲｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５触媒の安定性をさらに測定するために
、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５触媒を用いて実施例２のＣＯ２水素化反応安定性を測定
する。触媒用量は５０ｍｇであり、反応温度は６００℃であり、反応条件を固定して３２
ｈ連続的に反応させ、１ｈごとにデータを記録した。安定性測定の結果は図５および以下
の表３に示され：
表３ 触媒６００℃時のＣＯ２水素化反応の熱触媒安定性測定の結果
表３の結果から分かるように、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５触媒を３２ｈ連続的に反応
させた後、ＣＯ２変換率は約５２％で安定しており、ＣＯ選択性は１００％から９８．８
５％にわずかに低下した。Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５は高温条件下で良好な安定性を
示し、ＲｕとＬａ間に相互作用および電子移動があり、活性成分を効果的に安定化させ、
Ｒｕのシンタリングや凝集を抑制することができる。
実施例３
本実施例は以下の点で実施例１と異なり、逆水性ガスシフト反応触媒はＲｕ２Ｌａ５／Ｓ
ＢＡ－１５であり、ここで、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．１
２４：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比は５０：１である。
実施例４
本実施例は以下の点で実施例１と異なり、逆水性ガスシフト反応触媒はＲｕ２Ｌａ１５／
ＳＢＡ－１５であり、ここで、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．
３７２：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比は５０：１である。
上記実施例３、４で調製した逆水性ガスシフト反応触媒と実施例１で調製した逆水性ガス
シフト反応触媒を、実施例２のＣＯ２水素化を熱触媒してＣＯを製造する反応に使用し、
逆水性ガスシフト反応触媒用量はすべて５０ｍｇである。触媒反応の結果は図６および以
下の表４に示され：
表４ 各触媒６００℃時のＣＯ２水素化反応熱触媒結果
以上の表４の結果から分かるように、ＳＢＡ－１５に担持された異なる割合のＲｕ、Ｌａ
はＣＯ２水素化反応の変換率にある程度影響を与える。Ｌａ担持量が増加すると、逆水性
ガスシフト反応触媒によるＣＯ２変換率が最初に増加し、次に減少するという変化傾向を
示した。実施例１、３および４では、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５は最も高いＣＯ２触
媒活性を示し、１００％ＣＯ選択性を有する。
Ｒｕ２Ｌａ５／ＳＢＡ－１５、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５およびＲｕ２Ｌａ１５ ／Ｓ
ＢＡ－１５については、図１のＸＲＤ測定結果から分かるように、Ｌａの含有量の増加に
つれて、Ｒｕに関連する回折ピーク強度が徐々に低下し、Ｌａの含有量が高いほど、Ｒｕ
の回折ピーク強度が小さくなり、Ｒｕナノ粒子がより分散している。
Ｒｕ２Ｌａ５／ＳＢＡ－１５、Ｒｕ２Ｌａ１０／ＳＢＡ－１５およびＲｕ２Ｌａ１５／Ｓ
ＢＡ－１５については、図１のＸＲＤ測定結果および以下の表５から分かるように、Ｌａ
の添加によりＲｕの価数の相対的含有量に影響を与え、２つの元素間に電子移動があり、
Ｌａの含有量の増加につれて、Ｒｕｎ＋の相対的含有量が増加するため、ＣＯの脱離を促
進する。
表５ Ｒｕ価数の相対的含有量の結果
実施例５
本実施例は以下の点で実施例１と異なり、ＳＢＡ－１５は磁性ＳＢＡ－１５であり、磁性
ＳＢＡ－１５の調製方法は、２ｇの塩化第一鉄を遮光条件下で４８℃の５０ｍＬ水に攪拌
しながら溶解し、２．７ｇのＰ１２３を加え均一に混合して混合液を得、５．５ｇのＴＥ
ＯＳと３５℃の３０ｍＬ水を均一に混合して混合液に素早く添加し、次に１６ｈ攪拌し、
その後反応生成物をポリテトラフルオロエチレン反応釜に移し、１００℃の水で４８ｈ加
熱し、その後冷却、濾過および乾燥した後、マッフル炉に入れ５５０℃で６ｈ焙焼して、
磁性ＳＢＡ－１５を得ることであり、
混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂを密閉環境に置き、密閉攪拌期間、混合溶液Ａまたは混合溶
液Ｂに磁場強度１．２Ｔの磁場を印可する。
実施例７
本実施例は、実施例６の密閉攪拌ビン１について説明し、具体的に、図７～１３に示すよ
うに、円弧状電磁石２は密閉攪拌ビン１の内壁に摺動可能に貼り付けられ、２つの円弧状
電磁石２は接続ロッドによって接続され、密閉攪拌ビン１の頂部に密閉カバー１１が設け
られ、密閉カバー１１にモータ３が埋め込まれ、密閉攪拌ビン１の底部に攪拌ロッド４が
設けられ、モータ３の出力軸は接続ロッド、攪拌ロッド４に固定的に接続され、
密閉攪拌ビン１内に環状フレーム５がさらに設けられ、環状フレーム５の底面は密閉攪拌
ビン１の内底面と複数の伸縮ロッド６および第１エアバッグロッド７を介して接続され、
円弧状電磁石２の側面に傾斜ガイド溝２１が設けられ、環状フレーム５の外環面に、傾斜
ガイド溝２１に摺動可能に接続されたガイドブロック５１が設けられ、
環状フレーム５の内環面に９つの支持板５２が設けられ、密閉攪拌ビン１の内底面に９つ
のネジロッド８が設けられ、ネジロッド８は支持板５２に設けられたネジ穴にねじ込まれ
、ネジロッド８の上端に第２エアバッグロッド９を介して接続された攪拌ブレード８１が
設けられ、第２エアバッグロッド９はパイプを介してネジロッド８を貫通し、第１エアバ
ッグロッド７と連通し、
密閉攪拌ビン１に、混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂを水浴加熱するための注水ビン１０が設
けられ、密閉攪拌ビン１の上端外壁に、注水ビン１０の上端内壁の環状槽に係合された係
合リングが設けられ、注水ビン１０内に水温度を制御するための市販の加熱板および市販
の温度センサーが設けられ、密閉攪拌ビン１は熱伝導性材料、具体的には市販の多結晶ダ
イヤモンド（ＰＣＤ）セラミックからなり、円弧状電磁石２は密閉攪拌ビン１の内壁に適
合する市販品を選択する。
上記攪拌密閉ビン１の使用方法は次のとおりであり：
密閉カバー１１を開き、混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂを密閉攪拌ビン１に注いだ後密閉カ
バー１１を閉じ、モータ３を起動し、モータ３は予め設定された３０ｓ／回の発振周波数
、振幅１３０°で２つの円弧状電磁石２を発振させるように制御し、円弧状電磁石２を起
動して円弧状電磁石２の磁場強度を１．２Ｔに制御し、モータ３により攪拌ロッド４を一
段攪拌作用を発揮させるように駆動し、
円弧状電磁石２の発振過程中、傾斜ガイド溝２１と環状フレーム５上のガイドブロック５
１の相乗作用により、環状フレーム５を上下に往復運動させ、環状フレーム５の上下往復
運動過程中、第１エアバッグロッド７を連続的に圧縮させてガスが第２エアバッグロッド
９に周期的に入り込み、攪拌ブレード８１を上下に往復させ、この間、支持板５２のネジ
穴を介してネジロッド８を回転させ、環状フレーム５が２つの円弧状電磁石２を用いて二
段攪拌作用を発揮させ、混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂの攪拌効果を向上させ、
密閉攪拌が完了した後、密閉カバー１１を開き、注水ビン１０に８０℃の水を注ぎ、加熱
板を起動し、水温度を８０℃に制御し、この間、攪拌ロッド４の一段攪拌、環状フレーム
５の二段攪拌により、脱イオンが水がすべて揮発するまで連続的に攪拌し、その後密閉攪
拌ビン１から乾燥後の材料を取り出す。
本実施例は、実施例６の密閉攪拌ビン１について説明し、具体的に、図７～１３に示すよ
うに、円弧状電磁石２は密閉攪拌ビン１の内壁に摺動可能に貼り付けられ、２つの円弧状
電磁石２は接続ロッドによって接続され、密閉攪拌ビン１の頂部に密閉カバー１１が設け
られ、密閉カバー１１にモータ３が埋め込まれ、密閉攪拌ビン１の底部に攪拌ロッド４が
設けられ、モータ３の出力軸は接続ロッド、攪拌ロッド４に固定的に接続され、
密閉攪拌ビン１内に環状フレーム５がさらに設けられ、環状フレーム５の底面は密閉攪拌
ビン１の内底面と複数の伸縮ロッド６および第１エアバッグロッド７を介して接続され、
円弧状電磁石２の側面に傾斜ガイド溝２１が設けられ、環状フレーム５の外環面に、傾斜
ガイド溝２１に摺動可能に接続されたガイドブロック５１が設けられ、
環状フレーム５の内環面に９つの支持板５２が設けられ、密閉攪拌ビン１の内底面に９つ
のネジロッド８が設けられ、ネジロッド８は支持板５２に設けられたネジ穴にねじ込まれ
、ネジロッド８の上端に第２エアバッグロッド９を介して接続された攪拌ブレード８１が
設けられ、第２エアバッグロッド９はパイプを介してネジロッド８を貫通し、第１エアバ
ッグロッド７と連通し、
密閉攪拌ビン１に、混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂを水浴加熱するための注水ビン１０が設
けられ、密閉攪拌ビン１の上端外壁に、注水ビン１０の上端内壁の環状槽に係合された係
合リングが設けられ、注水ビン１０内に水温度を制御するための市販の加熱板および市販
の温度センサーが設けられ、密閉攪拌ビン１は熱伝導性材料、具体的には市販の多結晶ダ
イヤモンド（ＰＣＤ）セラミックからなり、円弧状電磁石２は密閉攪拌ビン１の内壁に適
合する市販品を選択する。
上記攪拌密閉ビン１の使用方法は次のとおりであり：
密閉カバー１１を開き、混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂを密閉攪拌ビン１に注いだ後密閉カ
バー１１を閉じ、モータ３を起動し、モータ３は予め設定された３０ｓ／回の発振周波数
、振幅１３０°で２つの円弧状電磁石２を発振させるように制御し、円弧状電磁石２を起
動して円弧状電磁石２の磁場強度を１．２Ｔに制御し、モータ３により攪拌ロッド４を一
段攪拌作用を発揮させるように駆動し、
円弧状電磁石２の発振過程中、傾斜ガイド溝２１と環状フレーム５上のガイドブロック５
１の相乗作用により、環状フレーム５を上下に往復運動させ、環状フレーム５の上下往復
運動過程中、第１エアバッグロッド７を連続的に圧縮させてガスが第２エアバッグロッド
９に周期的に入り込み、攪拌ブレード８１を上下に往復させ、この間、支持板５２のネジ
穴を介してネジロッド８を回転させ、環状フレーム５が２つの円弧状電磁石２を用いて二
段攪拌作用を発揮させ、混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂの攪拌効果を向上させ、
密閉攪拌が完了した後、密閉カバー１１を開き、注水ビン１０に８０℃の水を注ぎ、加熱
板を起動し、水温度を８０℃に制御し、この間、攪拌ロッド４の一段攪拌、環状フレーム
５の二段攪拌により、脱イオンが水がすべて揮発するまで連続的に攪拌し、その後密閉攪
拌ビン１から乾燥後の材料を取り出す。
実施例８
本実施例は、以下の点で実施例６と異なり、２つの円弧長５０°で密閉攪拌ビン１の円の
中心を中心対称に分布している円弧状電磁石２を使用して磁場を生成し、円弧状電磁石２
を用いて２０ｓ／回の発振周波数で磁場を印可し、円弧状電磁石２の磁場強度は０．５Ｔ
である。
実施例９
本実施例は以下の点で実施例６と異なり、２つの円弧長５０°で密閉攪拌ビン１の円の中
心を中心対称に分布している円弧状電磁石２を使用して磁場を生成し、円弧状電磁石２を
用いて４０ｓ／回の発振周波数で磁場を印可し、円弧状電磁石２の磁場強度は１．５Ｔで
ある。
実施例１０
本実施例は以下の点で実施例６と異なり、２つの円弧長４０°で密閉攪拌ビン１の円の中
心を中心対称に分布している円弧状電磁石２を使用して磁場を生成し、円弧状電磁石２を
用いて３０ｓ／回の発振周波数で磁場を印可し、すなわち、２つの円弧状電磁石２の振幅
は１４０°である。
実施例１１
本実施例は以下の点で実施例６と異なり、２つの円弧長６０°で密閉攪拌ビン１の円の中
心を中心対称に分布している円弧状電磁石２を使用して磁場を生成し、円弧状電磁石２を
用いて３０ｓ／回の発振周波数で磁場を印可し、すなわち、２つの円弧状電磁石２の振幅
は１２０°である。
上記実施例８、９、１０、１１で調製した逆水性ガスシフト反応触媒と実施例６で調製し
た逆水性ガスシフト反応触媒を、実施例２のＣＯ２水素化を熱触媒してＣＯを製造する反
応に使用し、逆水性ガスシフト反応触媒用量はすべて５０ｍｇである。触媒反応の結果は
以下の表７に示され：
表７ 各触媒６００℃時の熱触媒ＣＯ２水素化反応結果
以上の表７の結果から分かるように、磁性ＳＢＡ－１５とＲｕ、Ｌａを密閉攪拌および乾
燥処理して調製した逆水性ガスシフト反応触媒は、ＣＯ２水素化反応の変換率にある程度
影響を与える。円弧状電磁石の発振周波数および磁場強度または円弧状電磁石の円弧長を
変更すると、逆水性ガスシフト反応触媒によるＣＯ２変換率が低下するという変化傾向が
ある。実施例６、８、９、１０および１１では、実施例６の逆水性ガスシフト反応触媒は
最も高いＣＯ２触媒活性を示し、１００％ ＣＯ選択性を有する。
本実施例は、以下の点で実施例６と異なり、２つの円弧長５０°で密閉攪拌ビン１の円の
中心を中心対称に分布している円弧状電磁石２を使用して磁場を生成し、円弧状電磁石２
を用いて２０ｓ／回の発振周波数で磁場を印可し、円弧状電磁石２の磁場強度は０．５Ｔ
である。
実施例９
本実施例は以下の点で実施例６と異なり、２つの円弧長５０°で密閉攪拌ビン１の円の中
心を中心対称に分布している円弧状電磁石２を使用して磁場を生成し、円弧状電磁石２を
用いて４０ｓ／回の発振周波数で磁場を印可し、円弧状電磁石２の磁場強度は１．５Ｔで
ある。
実施例１０
本実施例は以下の点で実施例６と異なり、２つの円弧長４０°で密閉攪拌ビン１の円の中
心を中心対称に分布している円弧状電磁石２を使用して磁場を生成し、円弧状電磁石２を
用いて３０ｓ／回の発振周波数で磁場を印可し、すなわち、２つの円弧状電磁石２の振幅
は１４０°である。
実施例１１
本実施例は以下の点で実施例６と異なり、２つの円弧長６０°で密閉攪拌ビン１の円の中
心を中心対称に分布している円弧状電磁石２を使用して磁場を生成し、円弧状電磁石２を
用いて３０ｓ／回の発振周波数で磁場を印可し、すなわち、２つの円弧状電磁石２の振幅
は１２０°である。
上記実施例８、９、１０、１１で調製した逆水性ガスシフト反応触媒と実施例６で調製し
た逆水性ガスシフト反応触媒を、実施例２のＣＯ２水素化を熱触媒してＣＯを製造する反
応に使用し、逆水性ガスシフト反応触媒用量はすべて５０ｍｇである。触媒反応の結果は
以下の表７に示され：
表７ 各触媒６００℃時の熱触媒ＣＯ２水素化反応結果
以上の表７の結果から分かるように、磁性ＳＢＡ－１５とＲｕ、Ｌａを密閉攪拌および乾
燥処理して調製した逆水性ガスシフト反応触媒は、ＣＯ２水素化反応の変換率にある程度
影響を与える。円弧状電磁石の発振周波数および磁場強度または円弧状電磁石の円弧長を
変更すると、逆水性ガスシフト反応触媒によるＣＯ２変換率が低下するという変化傾向が
ある。実施例６、８、９、１０および１１では、実施例６の逆水性ガスシフト反応触媒は
最も高いＣＯ２触媒活性を示し、１００％ ＣＯ選択性を有する。
Claims (4)
- Ｓ１、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２Ｏを脱イオン水に溶解した後、ＳＢＡ－１５を加え、脱イ
オン水とＳＢＡ－１５の質量比は５０：１であり、超音波分散して混合溶液Ａを得るステ
ップと、
Ｓ２、混合溶液Ａを密閉し、攪拌および乾燥処理して乾燥後の材料Ａを得るステップと、
Ｓ３、乾燥後の材料Ａをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼し、Ｌａｙ／ＳＢＡ－１５を得
、ここで、ｙの値は５、１０、１５であり、ｙ＝５のとき、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ２Ｏと
ＳＢＡ－１５の質量比は０．１２４：１であり、ｙ＝１０のとき、Ｌａ(ＮＯ３)３・６Ｈ
２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．２４６：１であり、ｙ＝１５のとき、Ｌａ(ＮＯ３)３
・６Ｈ２ＯとＳＢＡ－１５の質量比は０．３７２：１であるステップと、
Ｓ４、１ｍｇ／ｇのＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液を脱イオン水に分散させた後、Ｌａｙ／Ｓ
ＢＡ－１５を加え、超音波分散して混合溶液Ｂを得、ここで、ＲｕＣｌ３・３Ｈ２Ｏ溶液
とＬａｙ／ＳＢＡ－１５の質量比は２０：１であり、脱イオン水とＳＢＡ－１５の質量比
は５０：１であるステップと、
Ｓ５、混合溶液Ｂを密閉し、攪拌および乾燥処理して、乾燥後の材料Ｂを得るステップと
、
Ｓ６、乾燥後の材料Ｂをマッフル炉で５５０℃で６ｈ焙焼した後、Ｈ２雰囲気下で６００
℃で２ｈ還元し、逆水性ガスシフト反応触媒Ｒｕ２Ｌａｙ／ＳＢＡ－１５を得、ここで、
ｙの値は５、１０、１５であるステップと、を含むことを特徴とする逆水性ガスシフト反
応触媒の調製方法。 - 前記ステップＳ３およびステップＳ６において、前記マッフル炉内の温度を、５℃／ｍｉ
ｎの昇温速度で２５℃から５００℃まで昇温させる、ことを特徴とする請求項１に記載の
調製方法。 - 前記密閉攪拌および乾燥処理の方法は、混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂを３ｈ密閉攪拌し、
密閉を解除し、８０℃水浴の条件下で脱イオン水が全て揮発するまで連続的に攪拌し、乾
燥後の材料を得た後、乾燥後の材料をオーブンに入れて８０℃で１２ｈ乾燥し、乾燥後の
材料Ａまたは材料Ｂを得ることである、ことを特徴とする請求項１に記載の調製方法。 - 前記ＳＢＡ－１５は磁性ＳＢＡ－１５であり、混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂを密閉環境に
置き、密閉攪拌期間で、混合溶液Ａまたは混合溶液Ｂに磁場強度０．５～１．５Ｔの磁場
を印可する、ことを特徴とする請求項３に記載の調製方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310947783.3 | 2023-07-31 | ||
| CN202310947783.3A CN116943707A (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 一种逆水煤气变换反应催化剂的制备方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP7445101B1 true JP7445101B1 (ja) | 2024-03-07 |
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ID=88448879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023146593A Active JP7445101B1 (ja) | 2023-07-31 | 2023-09-11 | 逆水性ガスシフト反応触媒の調製方法およびその用途 |
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|---|---|
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| CN (1) | CN116943707A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013520317A (ja) | 2010-02-24 | 2013-06-06 | コーニング インコーポレイテッド | Ｃｏ酸化および水性ガスシフト反応のためのナノサイズの金触媒 |
| US20140332726A1 (en) | 2013-05-09 | 2014-11-13 | Sabic Global Technologies B.V. | Alkaline earth metal/metal oxide supported catalysts |
| JP2021519204A (ja) | 2018-03-26 | 2021-08-10 | リサーチ トライアングル インスティテュート | メソポーラス材料内に閉じ込められたナノ触媒を作製する方法およびその使用 |
| WO2022186319A1 (ja) | 2021-03-04 | 2022-09-09 | 積水化学工業株式会社 | 還元剤、ガスの製造方法および変換効率増加方法 |
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2023
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