Dispersion State of Catalytic Metal Supported on Bio-Char Elucidated Using Energy Dispersive X-ray Spectroscopy: Effects of Catalyst Type and Heating Process

抄録

バイオマスを熱分解して得られたバイオチャーにガス化触媒金属（KおよびFe）を直接担持し，熱天秤を用いて1023-1323 Kの範囲でCO₂ガス化反応特性を調べた。その結果，K担持バイオチャーにおいて，高いガス化速度定数が得られた。その原因を調べるため，（1）水分を蒸発させ，金属イオンを担持した直後，（2）アルゴン気流中でガス化温度まで昇温させた直後（ガス化直前），の２種類のバイオチャーについて，表面および断面の触媒金属の存在状態をSEM- EDSを用いて観察した。金属イオンを担持した直後は，K原子はバイオチャー表面および内部に均一に担持されていた。また，ガス化温度まで昇温した場合，K原子の一部は放出したものの，ほぼ均一に担持されたままであった。一方，Feイオンを担持した直後は，α-FeOOHおよびα-Fe₂O₃粒子が主にバイオチャー表面上に担持されていた。アルゴン気流中でガス化温度まで昇温した後は，バイオチャー表面のFe原子の濃度が減少した。Fe酸化物の沸点を考慮すると，ガス化温度への昇温により，Fe酸化物の形態を持つ粒子が，粒子内部に移動したことが観察された。従って，K原子を担持した場合，昇温しても均一に分散した状態が保たれ，多くの活性点が存在する。一方，Fe原子を担持した場合は，粒子を形成しやすいため，活性点が少なくなる傾向である。また，昇温によりその粒子がバイオチャー内部に移動し，CO₂が細孔内へ拡散しにくくなる。金属担持バイオチャーに及ぼすこのような昇温の影響により，K担持バイオチャーのガス化反応特性が高いと考えられた。