コバルト担持酸化ダイヤモンド触媒によるフィッシャー・トロプシュ反応—Mn添加による触媒特性への影響—

抄録

酸化ダイヤモンド担体（O-Dia）を用いる一連の触媒反応に関する研究において，Mnを共担持したCo/O-Dia触媒を用いるフィッシャー・トロプシュ反応を検討した。Co/O-Dia触媒にMnを共担持することにより，CO転化率は著しく向上し，炭素数5以上の液状炭化水素（C₅＋）の選択率もわずかに高くなった。同時に，C₅＋中のオレフィン炭化水素の割合が著しく増大した。Mn添加による活性の向上はO-Dia表面上での金属Co粒子の分散の向上によることが認められた。最適のMn添加量はCo担持量5 wt%のときに，Coに対し0.05～0.1 molであった。反応温度230 ℃，空間速度SV＝4500 mL · h⁻¹ · g-cat⁻¹においてCO転化率85 %，連鎖成長確率a＝0.81を得た。Mnを共担持したCo/O-Dia触媒において触媒前駆体のCoO_x種は温和な条件で水素還元された。Co担持量5 wt%のとき粒子径分布は3～11 nmと狭く，平均粒子径7.9 nmと極めて分散の良好な金属Co種が得られた。一方，Mnの存在しないときにはCo粒子の分散は広がり，4～30 nmにわたり平均粒子径も14.9 nmと増大した。MnはCoO_xの水素還元時にCo粒子の凝集を防ぐことに大きく寄与している。