(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
６５〜９５原子百分率のニッケル及び５〜３５原子百分率の鉄を含むニッケル鉄合金水素化触媒であって、
球状に形成され、１８０〜３００ナノメートルである平均粒径を有するとともに、非担体型である、
ニッケル鉄合金水素化触媒。
【請求項２】
活性点の数は、１０〜２０マイクロモル／グラムである、
請求項１に記載のニッケル鉄合金水素化触媒。
【請求項３】
比表面積は、３〜１０平方メートル／グラムである、
請求項１に記載のニッケル鉄合金水素化触媒。
【請求項４】
７５〜８５原子百分率のニッケル及び１５〜２５原子百分率の鉄をさらに含む、
請求項１に記載のニッケル鉄合金水素化触媒。
【請求項５】
前記平均粒径は、１８０〜２２５ナノメートルである、
請求項３に記載のニッケル鉄合金水素化触媒。
【請求項６】
活性点の数は、１９〜２０マイクロモル／グラムである、
請求項３に記載のニッケル鉄合金水素化触媒。
【請求項７】
比表面積は、５〜６平方メートル／グラムである、
請求項３に記載のニッケル鉄合金水素化触媒。
【請求項８】
ニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法であって、
ニッケル鉄イオン水溶液が形成されるように、ニッケル塩前駆体及び鉄塩前駆体を水溶液に添加するステップと、
反応溶液が形成されるように、前記ニッケル鉄イオン水溶液に還元剤を添加するステップと、
７０〜１００℃である反応温度により２００ガウス又はそれ以上である磁場を印加して、請求項１から７のいずれか１項に記載のニッケル鉄合金水素化触媒が形成されるように、合成反応を行うステップと、を含む、
ニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法。
【請求項９】
前記磁場は、２００〜３０００ガウスである、
請求項８に記載のニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法。
【請求項１０】
前記還元剤は、ヒドラジンである、
請求項８に記載のニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法。
【請求項１１】
前記ニッケル塩前駆体は、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＮｉＳＯ４及びＮｉ（ＣＨ３ＣＯＯ）２のうちの少なくとも一種類であり、
前記鉄塩前駆体は、（ＮＨ４）２Ｆｅ（ＳＯ４）２・６Ｈ２Ｏ、［ＦｅＣｌ２（Ｈ２Ｏ）４］Ｃｌ・２Ｈ２Ｏ及びＦｅ２（ＳＯ４）３のうちの少なくとも一種類である、
請求項８に記載のニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素化触媒及びその製造方法に関し、特にニッケル鉄合金水素化触媒及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
触媒を対象とする多くの研究が行われている。例えば、２００９年３月に、水素エネルギ国際ジャーナル（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｅｎｅｒｇｙ）で発表された「ＮａＢＨ４溶液からＲｕ固定化ポリマ担持水素触媒を製造する製造方法（Ｃｈｅｎ  ｅｔ  ａｌ；Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｐｒｅｐａｒｉｎｇ  Ｒｕ−ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ−ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  ｃａｔａｌｙｓｔ  ｆｏｒ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ＮａＢＨ４  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）」という題名の記事や、２００６年２月に、有害物質ジャーナル（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｈａｚａｒｄｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）で発表された「リアクティブブラック５の光酸化分解のための不均一系触媒としての新規活性化アルミナ担持酸化鉄複合材（Ｈｓｕｅｈ  ｅｔ  ａｌ；Ｎｏｖｅｌ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ａｌｕｍｉｎａ−ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  ｉｒｏｎ  ｏｘｉｄｅ−ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ａｓ  ａ  ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｃａｔａｌｙｓｔ  ｆｏｒ  ｐｈｏｔｏｏｘｉｄａｔｉｖｅ  ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｂｌａｃｋ  ５）」という題名の記事などが挙げられる。
【０００３】
一酸化炭素又は二酸化炭素をアルカンに変換する技術では、一般にニッケル金属が触媒として採用される。しかしながら、ニッケル金属を触媒として行う水素化反応では、一酸化炭素又は二酸化炭素の変換率が低く、温度を上げることで変換率を高める必要がある。また、一酸化炭素の水素化反応では、長鎖アルカン（例えば、エタンやプロパンなど）の選択率も悪く、すなわちメタンが発生しやすい。
【０００４】
したがって、従来技術に存在する問題を解決するために、水素化触媒及びその製造方法を提供する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一つの目的は、特定の合金組成、特定の形状及び特定の平均粒径を有するとともに、非担体型（すなわち、担体を有さない）であることにより、低温（例えば、約１３０〜１４０℃程度）で水素化反応を起こすとともに、高い変換率（純ニッケル触媒に対して）を有するニッケル鉄合金水素化触媒を提供することにある。また、一酸化炭素に対して水素化反応を行う場合、ニッケル鉄合金水素化触媒を使用すると、長鎖アルカン（エタンやプロパンなど）に対する選択率が高くなる（純ニッケル触媒に対して）。
【０００６】
本発明の他の目的は、酸化還元法により本発明に係るニッケル鉄合金水素化触媒を合成するニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、６５〜９５原子百分率のニッケル及び５〜３５原子百分率の鉄を含むニッケル鉄合金水素化触媒であって、球状に形成され、１８０〜３００ナノメートルである平均粒径を有するとともに、非担体型であるニッケル鉄合金水素化触媒が提供される。
【０００８】
本発明の実施例において、活性点の数は、１０〜２０マイクロモル／グラムである。
【０００９】
本発明の実施例において、比表面積は、３〜１０平方メートル／グラムである。
【００１０】
本発明の実施例において、７５〜８５原子百分率のニッケル及び１５〜２５原子百分率の鉄をさらに含む。
【００１１】
本発明の実施例において、前記平均粒径は、１８０〜２２５ナノメートルである。
【００１２】
本発明の実施例において、活性点の数は、１９〜２０マイクロモル／グラムである。
【００１３】
本発明の実施例において、比表面積は、５〜６平方メートル／グラムである。
【００１４】
本発明の他の目的は、ニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法であって、ニッケル鉄イオン水溶液が形成されるように、ニッケル塩前駆体及び鉄塩前駆体を水溶液に添加するステップと、反応溶液が形成されるように、前記ニッケル鉄イオン水溶液に還元剤を添加するステップと、７０〜１００℃である反応温度により２００ガウス又はそれ以上である磁場を印加して、上記いずれかの実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒が形成されるように、合成反応を行うステップと、を含むニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の実施例において、前記磁場は、２００〜３０００ガウスである。
【００１６】
本発明の実施例において、前記還元剤は、ヒドラジンである。
【００１７】
本発明の実施例において、前記ニッケル塩前駆体は、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＮｉＳＯ４及びＮｉ（ＣＨ２ＣＯＯ）３のうちの少なくとも一種類であり、前記鉄塩前駆体は、（ＮＨ４）２Ｆｅ（ＳＯ４）２・６Ｈ２Ｏ、［ＦｅＣｌ２（Ｈ２Ｏ）４］Ｃｌ・２Ｈ２Ｏ及びＦｅ２（ＳＯ４）３のうちの少なくとも一種類である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法を示す概略フローチャートである。
【図２Ａ】実施例１の電子顕微鏡写真である。
【図２Ｂ】実施例２の電子顕微鏡写真である。
【図２Ｃ】実施例３の電子顕微鏡写真である。
【図３】実施例１から３のＸ線回折（ＸＲＤ）分析を示す概略図である。
【図４Ａ】実施例１から３を触媒として二酸化炭素の水素化反応を行った後の生成物分析図である。
【図４Ｂ】実施例１から３を触媒として一酸化炭素の水素化反応を行った後の生成物分析図である。
【図５Ａ】実施例２及びニッケル鉄混合物を触媒として二酸化炭素の水素化反応を行った後の転化率分析を示す概略図である。
【図５Ｂ】実施例２及びニッケル鉄混合物を触媒として一酸化炭素の水素化反応を行った後の転化率分析を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の上記及び他の目的、特徴、利点をより明確に理解可能にするために、以下では、本発明の好適実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。また、例えば、上、下、頂、底、前、後、左、右、内、外、側面、周囲、中央、水平、横方向、垂直、縦方向、軸方向、径方向、最上層や最下層など、本発明に言及される方向を表する用語は、図面における方向のみを参照する。したがって、使用された方向を表する用語は、本発明を説明及び理解するために使用され、本発明を限定するものではない。
【００２０】
本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒は、６５〜９５原子百分率のニッケル及び５〜３５原子百分率の鉄を含む。実施例において、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒のニッケル及び鉄は、例えば、７０％：３０％、８０％：２０％又は９０％：１０％である。実施例において、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒は、酸化還元法により製造される。一例において、酸化還元法で使用される還元剤は、例えばヒドラジンであり、すなわち、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒は、ヒドラジン還元法により製造することができる。なお、酸化還元法により製造されたニッケル鉄合金水素化触媒は、担体を有さないとともに、ニッケル及び鉄が合金相を形成する。また、前記ニッケル鉄合金水素化触媒は、球状に形成され、１８０〜３００ナノメートルである平均粒径を有する。他の実施例において、前記ニッケル鉄合金水素化触媒が７５〜８５原子百分率のニッケル及び１５〜２５原子百分率の鉄を含む場合、前記平均粒径は、１８０〜２２５ナノメートルである。
【００２１】
実施例において、活性点の数は、１０〜２０マイクロモル／グラムである。前記活性点の数は、触媒において触媒能力及び結合位置を有する数を指す。したがって、前記活性点の数は、触媒の活性とおおよそ正相関する。他の実施例において、前記ニッケル鉄合金水素化触媒が７５〜８５原子百分率のニッケル及び１５〜２５原子百分率の鉄を含む場合、前記活性点の数は、１９〜２０マイクロモル／グラムである。
【００２２】
実施例において、比表面積は、３〜１０平方メートル／グラムである。一般に、比表面積が大きい触媒の活性は、比表面積が小さい触媒の活性よりも高い。したがって、前記比表面積は、触媒の活性とおおよそ正相関する。他の実施例において、前記ニッケル鉄合金水素化触媒が７５〜８５原子百分率のニッケル及び１５〜２５原子百分率の鉄を含む場合、前記活性点の数は、５〜６平方メートル／グラムである。
【００２３】
なお、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒は、主に、特定の合金組成を有し、特定の形状（球状）に形成され、特定の平均粒径を有するとともに、担体を有さないなどの特徴により、低温（例えば、約１３０〜１４０℃程度）で水素化反応を起こすとともに、高い変換率（純ニッケル触媒に対して）を有することになる。また、一酸化炭素に対して水素化反応を行う場合、ニッケル鉄合金水素化触媒を使用すると、長鎖アルカン（エタンやプロパンなど）に対する選択率が高くなる（純ニッケル触媒に対して）。詳細な実験データ及び分析結果については、以下の段落で詳述する。
【００２４】
図１に示すように、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法は、主に以下のステップ１１〜１３、すなわち、ニッケル鉄イオン水溶液が形成されるように、ニッケル塩前駆体及び鉄塩前駆体を水溶液に添加すること（ステップ１１）と、反応溶液が形成されるように、前記ニッケル鉄イオン水溶液に還元剤を添加すること（ステップ１２）と、７０〜１００℃である反応温度により２００ガウス以上である磁場を印加して、本発明のいずれかの実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒が形成されるように、合成反応を行うこと（ステップ１３）と、を含む。本発明では、以下に実施例に係る上記各ステップの実施の詳細及びその原理を逐一詳細に説明する。
【００２５】
本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法１０は、まずは、ニッケル鉄イオン水溶液が形成されるように、ニッケル塩前駆体及び鉄塩前駆体を水溶液に添加するステップ１１である。本ステップ１１において、主に、形成されるニッケル鉄合金水素化触媒のニッケル及び鉄の原子百分率に基づいて、ニッケル塩前駆体及び鉄塩前駆体の使用量を調整する。実施例において、前記ニッケル塩前駆体は、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＮｉＳＯ４及びＮｉ（ＣＨ３ＣＯＯ）２のうちの少なくとも一種類であり、前記鉄塩前駆体は、（ＮＨ４）２Ｆｅ（ＳＯ４）２・６Ｈ２Ｏ、［ＦｅＣｌ２（Ｈ２Ｏ）４］Ｃｌ・２Ｈ２Ｏ及びＦｅ２（ＳＯ４）３のうちの少なくとも一種類である。なお、上記ニッケル塩前駆体及び鉄塩前駆体は単なる例である。一例において、工業上一般的に使用される任意種類のニッケル塩前駆体及び鉄塩前駆体を使用することができる。他の実施例において、例えば、酸性メチルセルロース（ＣＭＣ）、クエン酸ナトリウム、水酸化ナトリウム又はそれらの混合物を含む他の補助剤を前記水溶液に添加することもできる。一例において、水酸化ナトリウムは、ｐＨ値を調整するために使用することができる。他の例において、酸性メチルセルロースは、反応溶液の粘度を調整するために使用することができる。さらに他の例において、クエン酸ナトリウムの役割は、金属イオンが還元されるときに均質な合金が生成されるように金属イオンをキレート化することである。
【００２６】
本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法１０は、次は、反応溶液が形成されるように、前記ニッケル鉄イオン水溶液に還元剤を添加するステップ１２である。本ステップ１２において、前記還元剤は、例えば、ヒドラジンである。
【００２７】
具体例において、上記各組成に使用される重量部は、以下の通りである。水溶液は、１００００〜１５０００重量部であり、前記ニッケル塩前駆体及び前記鉄塩前駆体の合計は、１０００〜１５００重量部（形成されるニッケル鉄合金水素化触媒のニッケル及び鉄の原子百分率に基づいて調整）であり、酸性メチルセルロースは、５０〜１００重量部（補助剤とする場合）であり、クエン酸ナトリウムは、１５００〜２０００重量部（補助剤とする場合）であり、水酸化ナトリウムは、２００〜５００重量部（補助剤とする場合）であり、ヒドラジンは、１０００〜１５００重量部である。
【００２８】
本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法１０は、最後は、７０〜１００℃である反応温度により２００ガウス以上である磁場を印加して、本発明のいずれかの実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒が形成されるように、合成反応を行うステップ１３である。本ステップ１３において、前記磁場の役割は、主にニッケル鉄合金水素化触媒の形成を補助誘導するために使用される。実施例において、前記合成反応の時間は、２〜１０時間、例えば３、４、５、６、７、８又は９時間に亘る。
【００２９】
上記からわかるように、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法は、主に酸化還元法によりニッケル鉄合金水素化触媒を形成する。前記ニッケル鉄合金水素化触媒は、担体を有さないとともに、ニッケル及び鉄が合金相を形成する。また、前記ニッケル鉄合金水素化触媒は、球状に形成され、１８０〜３００ナノメートルである平均粒径を有する。本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法により製造されたニッケル鉄合金水素化触媒は、特定の合金組成を有し、特定の形状（球状）に形成され、特定の平均粒径を有するとともに、担体を有さないなどの特徴により、低温（例えば、約１３０〜１４０℃程度）で水素化反応を起こすとともに、高い変換率（純ニッケル触媒に対して）を有することになる。また、一酸化炭素に対して水素化反応を行う場合、ニッケル鉄合金水素化触媒を使用すると、長鎖アルカン（エタンやプロパンなど）に対する選択率が高くなる（純ニッケル触媒に対して）。詳細な実験データ及び分析結果については、以下の段落で詳述する。
【００３０】
以下、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒の製造方法により製造された各実施例が上記の効果を確実に具備することを説明する。
【００３１】
（実施例１）
形成されるニッケル鉄合金水素化触媒のニッケル及び鉄の原子百分率９０％：１０％に基づいて、ニッケル鉄イオン水溶液が形成されるように適量のＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ及び（ＮＨ４）２Ｆｅ（ＳＯ４）２・６Ｈ２Ｏを１３，０００重量部の水溶液に添加する。また、５０〜１００重量部の酸性メチルセルロース、１５００〜２０００重量部のクエン酸ナトリウム、２００〜５００重量部の水酸化ナトリウムを前記水溶液に添加する。前記水酸化ナトリウムは、主に水溶液のｐＨ値を約１４に調整するものである。
【００３２】
次に、反応溶液が形成されるように、１０００〜１５００重量部の還元剤（ヒドラジン）を前記ニッケル鉄イオン水溶液に添加する。その後、７０〜１００℃である反応温度により２００ガウス以上である磁場を前記反応溶液に２〜１０時間に亘って印加して、実施例１に係るニッケル鉄合金水素化触媒が形成されるように、合成反応を行う。
【００３３】
（実施例２及び実施例３）
実施例２及び３に係る製造方法は、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ及び（ＮＨ４）２Ｆｅ（ＳＯ４）２・６Ｈ２Ｏの使用量の違いを除いて、実施例１の製造方法と実質的に同じである。これは、実施例２において形成されるニッケル鉄合金水素化触媒のニッケル及び鉄の原子百分率が８０％：２０％であり、実施例３において形成されるニッケル鉄合金水素化触媒のニッケル及び鉄の原子百分率が７０％：３０％であるためである。
【００３４】
まず、実施例１から３に対して電子顕微鏡による分析を行い、市販の電子顕微鏡を利用して実施例１から３に対して分析を行う。図２Ａ〜図２Ｃを参照して、実施例１から３の電子顕微鏡写真である。図２Ａ〜図２Ｃからわかるように、実施例１の平均粒径は、２２５〜２８０ナノメートルであり、実施例２の平均粒径は、１８５〜２２５ナノメートルであり、実施例３の平均粒径は、２５０〜３００ナノメートルである。
【００３５】
次に、実施例１から３に対して活性点の数、分散度、比表面積及び結晶粒の大きさの分析を行い、主に一酸化炭素パルス滴定及び市販の機器により上記の分析を行い、分析結果を下表１に示す。また、同時に純ニッケルに対しても上記の分析を行う。分析結果からわかるように、実施例１から３は、純ニッケルよりも大きい活性点の数、分散度及び比表面積を有するため、実施例１から３の触媒活性は、純ニッケルよりも優れている。
【００３６】
【表１】
0006936532.tif 000002
【００３７】
なお、実施例１は大きい比表面積（実施例２と比較して）を有するものの、活性点の数が直接触媒の活性中心と正相関を具備するため、実施例２は、実施例１よりも高い触媒活性を有する。さらなる分析判断によれば、図２Ａを参照して、実施例２は、表面に多くの突起を有するため、大きい比表面積を有する。
【００３８】
また、実施例１から３は、純ニッケルよりも小さい結晶粒径を有し、鉄含有量が増加するにつれて、結晶粒径が小さくなる。鉄含有量が一定の割合まで増加すると、結晶粒径が明らかに低下する（例えば、実施例２）。結晶粒径が小さいほど、より多くの接触界面（ｃｏｎｔａｃｔ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を形成することができ、これは一般に触媒の活性及び選択性を改善するのに役立つ。
【００３９】
次に、実施例１から３及び純ニッケルに対して市販のＸ線回折装置を使用して分析を行い、その結果を図３に示す。図３からわかるように、実施例１から３は、純ニッケルの回折ピークの数と一致している。比較結果によれば、実施例１から３及び純ニッケルでは、いずれも面心立方（ＦＣＣ）相のみが検出された。推測によれば、これは、実施例１から３の鉄含有量が少ないため、ニッケルの結晶相が主となる（ニッケルの原子配列はＦＣＣ構造である）と考えられる。また、図３からわかるように、鉄含有量の上昇に伴い、（１１１）結晶面及び（２００）結晶面の回折ピークがシフトする現象がある（図３から、鉄含有量の上昇に伴って左へシフトする）。Ｘ線回折分析の原理によれば、これは、ニッケル及び鉄が均質な合金を形成することによるものである。これでわかるように、実施例１から３は、いずれも合金相である。
【００４０】
上記から分かるように、鉄の添加により、結晶粒径を小さくして触媒の活性及び選択性を改善するだけでなく、鉄は、ニッケルと合金相を形成することにより鉄とニッケルとの間の相乗効果を生み出し、ひいては触媒の吸着性能及び活性を促進することもできる。
【００４１】
次に、実施例１から３を触媒として二酸化炭素水素化反応を行った後の生成物分析を行う。結果は、図４Ａに示すように、それは実施例１から３を触媒として二酸化炭素水素化反応を行った後の生成物分析図である。実施例２は、約１３０℃で約１００％の変換率を有するが、実施例１及び３は、約１４０℃で約８５〜９５％の変換率を有する。また、実施例１から３は、いずれも約１５０℃で約１００％の変換率を有する。純ニッケルが１５０℃で約５０％の変換率しか有さないことと比較して、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒は、低温で優れた活性を有する。一方、図４Ａにおける生成率は、各生成物の百分率を指す。一般的に言えば、実施例１から３の生成物の大部分は、メタン（ＣＨ４）であり、エタン（Ｃ２Ｈ６）及びプロパン（Ｃ３Ｈ８）が少ないため、図４Ａにはエタン（Ｃ２Ｈ６）及びプロパン（Ｃ３Ｈ８）の生成率が表示されていない。
【００４２】
次に、実施例１から３を触媒として一酸化炭素水素化反応を行った後の生成物分析を行う。結果は、図４Ｂに示すように、それは実施例１から３を触媒として一酸化炭素水素化反応を行った後の生成物分析図である。実施例２は、約１３０℃で約１００％の変換率を有するが、実施例１及び３は、約１４０℃で約７０〜９０％の変換率を有する。また、実施例１から３は、いずれも約１４０℃で約１００％の変換率を有する。純ニッケルが１５０℃で約４０％の変換率しか有さないことと比較して、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒は、低温で優れた活性を有する。一方、図４Ｂにおける生成率は、長鎖アルカン（すなわち、エタン、プロパン、ブタンなど）の生成率（Ｃ２＋生成率とも呼ばれる）を指す。ＣＯの水素化反応では、主にＣ２＋生成率の多少に基づいて反応の優劣程度を判断するため、メタンの生成率が含まれない。図４Ｂからわかるように、実施例２は、低温（約１３０℃）で最高のＣ２＋生成率（実施例１及び３と比較して）を有する。なお、実施例１から３のＣ２＋生成率は、低温（約１３０℃）でいずれも商用基準に合致しており、純ニッケルのＣ２＋生成率（１５０℃でわずか２０％）をはるかに超えている。
【００４３】
また、図４Ｂからわかるように、水素化反応で高い反応温度を使用すると、変換率を高めることができるが、全体のＣ２＋生成率が低下してしまう。本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒は、低温で高い活性を有するため、水素化反応を低温で行うことができ、ひいては全体のＣ２＋生成率が向上する。
【００４４】
次に、実施例２及びニッケル鉄混合物（ニッケル鉄原子百分率８０％：２０％、ニッケル鉄合金相を有さない）を触媒として、二酸化炭素の水素化反応を行った後の転化率分析を行う。図５Ａを参照して、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒は、合金相（相乗効果（ｓｙｎｅｒｇｙ  ｅｆｆｅｃｔ））を有するため、実施例２は、ニッケル鉄混合物よりも優れた転化率を有する。これでわかるように、実施例２と同じニッケル鉄組成を混合するだけでは、同じ効果を達成することができない。
【００４５】
次に、実施例２及びニッケル鉄混合物（ニッケル鉄原子百分率８０％：２０％、ニッケル鉄合金相を有さない）を触媒として、一酸化炭素の水素化反応を行った後の転化率分析を行う。図５Ｂを参照して、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒は、合金相を有するため、実施例２は、ニッケル鉄混合物よりも優れた転化率を有する。これでわかるように、混合することにより、実施例２と同じ組成百分率のニッケル鉄混合物を形成するだけでは、同じ効果を達成することができない。
【００４６】
本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒は、焼結法により製造することを排除するので、樹枝状構造を形成しない。さらに、樹枝状構造の触媒は、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒のすべての効果を生み出すことができない。
【００４７】
以上のように、本発明の実施例に係るニッケル鉄合金水素化触媒は、特定の合金組成を有し、特定の形状及び特定の平均粒径を有するとともに、非担体型である（すなわち、担体を有さない）ことにより、低温（例えば、約１３０〜１４０℃程度）で水素化反応を起こすとともに、高い変換率（純ニッケル触媒に対して）を有することになる。また、一酸化炭素に対して水素化反応を行う場合、ニッケル鉄合金水素化触媒を使用すると、長鎖アルカン（エタンやプロパンなど）に対する選択率が高くなる（純ニッケル触媒に対して）。
【００４８】
本発明は、好適実施例によって開示されたが、本発明を限定することを意図するものではない。当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正を行うことができる。したがって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲に従うものとする。
【符号の説明】
【００４９】
１０：方法
１１〜１３：ステップ
【図１】
0006936532.tif 000003
【図２Ａ】
0006936532.tif 000004
【図２Ｂ】
0006936532.tif 000005
【図２Ｃ】
0006936532.tif 000006
【図３】
0006936532.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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