Na₂WO₄/SiO₂触媒を用いた高圧条件下におけるメタン酸化カップリング

抄録

メタンから有用化合物への直接転換は従来の合成ガス法に代わるプロセスとして注目されている。高圧メタン酸化系では均一系ラジカル反応によって高い転化率でメタン酸化が進行することが報告されているが，触媒を用いて生成物選択率を制御することが困難であった。本研究では，Na₂WO₄/SiO₂を開始剤兼触媒として用いて410 ℃，6.0 MPaの条件で効率的かつ選択的にメタン酸化カップリングが進行する反応系を開発した。この反応系では気相および触媒表面で反応が協奏的に進行することでメタンと酸素からC2またはC3の低級炭化水素が効率的に得られる。さらに触媒量，ガス流量，全圧力およびCH₄/O₂比などの反応条件検討や種々の触媒との活性比較から，Na₂WO₄/SiO₂触媒上で起こる発熱反応によって触媒層温度が上昇し，気相高圧メタン酸化の選択性がメタノールから低級炭化水素へとシフトすることを明らかにした。また低分圧条件では，触媒表面の反応が低級炭化水素選択率向上に寄与していることを明らかにした。