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助成番号 153153
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

化石資源高効率利用を指向した合成ガスからの低級オレフィン直接合成用触媒の開発

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Development of catalyst for direct synthesis of lighter olefins from syngas forthe purpose of efficient utilization of fossil resources

研究氏
代表名者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓） タゴ

名） テルオキ

研究期間 Ｂ

２０１５～ ２０１６

漢字 ＣＢ

多湖輝興

報告年度 ＹR

２０１６

年

TERUOKI

研究機関名

東京工業大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ TAGO

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名年

多湖輝興 東京工業大学物質理工学院応用化学系 ・ 教授

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
含浸法やイオン交換法で調製した従来の金属担持ゼオライト触媒では，
1)高温場で金属微粒子が焼結する
2)ゼオライトの分子篩能が金属成分へ機能しないなどの問題点がある．この解決策として，当研究室では金属超微粒子がゼオライトに物理的に内包された構造を有する Birdcage 型触媒の開発を検討している．本研究ではゼオライト種として MFI 型ゼオライトを採り上げ，同ゼオライトに内包させる金属成分にロジウム(Rh)，もしくは白金(Pt)を検討した．先ず，金属超微粒子の熱安定性の評価を行った．そして，同 Birdcage 型ゼオライトが有する金属触媒の機能と固体酸性の発現を実証すると共に，同触媒による低級オレフィン合成を実施した．
油中水滴型マイクロエマルション中で，各金属の超微粒子を調製した後，同超微粒子を核としてゼオライトを生成させることにより，金属超微粒子がゼオライト内に高分散担持された Birdcage 型ゼオライトの開発に成功した．
Birdcage 型ゼオライトでは，金属担持量と酸点量の独立制御が可能である．
ゼオライト種 ： MFI 型ゼオライト（ZSM-5）の Si/Al＝80～200
金属超微粒子： Pt 担持量は 0.1～0.3wt%，Rh 担持量は 0.1～1wt% （金属超微粒子サイズは約 2～3nm）
上記の範囲で酸量と金属担持量を独立に制御可能である．
調製した Birdcage 型ゼオライトに対し 650℃の熱処理による熱安定性を評価したところ，2~3 nm の金属超微粒子のみ観察され，高い熱安定性を示した．次に，Rh 担持量の異なる Birdcage 型ゼオライトを調製し，オレフィン合成を実施した．反応原料にはメタノールを用いた．その際，金属超微粒子の触媒機能（メタノール改質による水素生成）とゼオライトに由来する固体酸触媒機能（メタノールからのオレフィン合成）が並列して進行した．Rh 担持量により生成物収率は変化し，C4 以下の低級オレフィン最大収率は約 60％達することを明らかにした．

キーワード ＦＡゼオライト

金属超微粒子オレフィン（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -バードケージ型

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ

Methanol conversion reaction over MFI ferroaluminosilicate nano crystal

著者名 ＧＡ

T. Taniguchi, K. Yoneta, S. Nakaoka, Y.

雑誌

雑誌名 ＧＣ

Catalysis Letters

発行年 ＧＥ

2Nakasaka, T. Yokoi, T. Tago, T. Masuda

ページ ＧＦ442～451

01

6

巻号 ＧＤ

146

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺ

With conventional metal-supported zeolite catalysts prepared by impregnation method or ion exchange
method, metal fine particles are sintered in a high temperature field, and the molecular sieving ability of zeolite
does not function on metal components. As a solution to these problems, we are focusing on a Birdcage typecatalyst, and developed a catalyst (Rh@Silicalite-1) having a structure in which rhodium (Rh) nanoparticles are
physically included in silicalite-1 (MFI type zeolite). In this research, we aim to develop Birdcage typezeolite using platinum (Pt) or rhodium (Rh) for the metal component and ZSM-5 for zeolite (Pt@ZSM-5 andRh@ZSM-5).
By applying micro-emulsion method, we successfully synthesized Birdcage type catalyst in which Pt or Rh
are taken as metal ultrafine particles of about 2-3 nm. Pt@Silicalite-1 having a Pt loading amount of 0.1 wt%
was subjected to a heat treatment at 650 °C to evaluate thermal stability. It was revealed that TEM
observation showed ultrafine particles of 2 to 3 nm, showing high thermal stability.
With Birdcage type zeolite, it is possible to independently control metal loading amount and acid point
amount. Therefore, it is considered that the catalyst can be applied to various reactions utilizing the molecularsieve ability, the metal catalyst ability, and the solid acid performance. We evaluated the property ofRh@ZSM-5, and tried to apply to Methanol to Olefin (MTO) reaction, and the reaction activity was comparedwith ZSM-5 having the same Si / Al ratio. It was revealed that methanol reforming reaction to producehydrogen proceeded in parallel with MTO reaction in Rh@ZSM-5. The olefin selectivity of carbon number 4
or less is about 60 % using Rh@ZSM-5, which was higher than that in ZSM-5 (52%). The high selectivity oflighter olefins in Rh@ZSM-5 was ascribed to the simultaneous production of hydrogen, leading to thesuppression of aromatic formation and coke deposition.

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