Mg_1–xCu_xAl₂O₄から誘導された銅系触媒とγ-Al₂O₃を利用したジメチルエーテル水蒸気改質反応

抄録

DME水蒸気改質反応は，DME加水分解反応（触媒: 固体酸）とメタノール水蒸気改質反応（触媒: Cu系）の逐次反応と考えることができる。両反応に特化した触媒をタンデム化することにより，DMEからワンパスで水素を製造することが可能である。前段反応であるDME加水分解反応の反応速度を向上させるために，300～400 ℃で触媒を運転することが想定されている。この温度領域は，通常のメタノール水蒸気改質反応の反応温度（200～300 ℃）に比べて高いことから，300 ℃以上で運転可能な高活性および高耐久性を示すメタノール水蒸気改質触媒を改めて見直す必要がある。本研究では，高表面積 · 高耐久性を有するスピネル型酸化物MgAl₂O₄に着目し，新規触媒前駆体であるMg_1–xCu_xAl₂O₄を開発した。この触媒前駆体を水素還元することで，スピネル型酸化物担持Cu触媒を合成した。合成したCu触媒は，固体酸触媒であるγ-Al₂O₃と複合化させることで，高いDME水蒸気反応活性を示すことが明らかとなった。Cu触媒とγ-Al₂O₃の混合割合を検討したところ，重量比で1～2の範囲に最適値があることが示唆された。さらにこの触媒が，空気中焼成によって再生可能であることを実証した。