【公開日：2024.08.20】【最終更新日：2024.06.24】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22KU0043

利用課題名 / Title

メタン脱水素カップリング反応に活性を示す担持Pt触媒の構造解析　

利用した実施機関 / Support Institute

九州大学 / Kyushu Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies

キーワード / Keywords

電子顕微鏡/Electron microscopy,未利用資源の有効利用技術/ Technologies for effective utilization of unused resources,ナノ粒子/ Nanoparticles

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

荻原 仁志

所属名 / Affiliation

埼玉大学大学院理工学研究科　

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

友野 樹

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

山本 知一

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

KU-004：広電圧超高感度原子分解能電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

石油資源への依存度を下げるため，天然ガスの主成分であるメタンを高付加価値化する研究が活発である。我々は最近，Al2O3担持Pt触媒（Pt/Al2O3）を用いたメタン脱水素反応において，メタンカップリング生成物（C2炭化水素）が高選択的に生成することを見出した。そこで本課題において，この触媒の電子顕微鏡による構造解析を行い，メタンカップリング活性を発現する触媒構造因子を明らかにする。

実験 / Experimental

含浸法で調製したPt/Al2O3触媒を用いてメタンカップリング反応（600℃）を行った。Pt担持量は1, 3, 5, および10 wt%である。JEM-ARM 200CFを用いて，反応前後の触媒のHAADF-STEM像およびEDXマッピングを測定した。

結果と考察 / Results and Discussion

HAADF-STEM像より，低Pt担持量の触媒には2 nm程度の微細なPtナノ粒子が高分散していることがわかった。Pt担持量を増加させると，微細なナノ粒子に加えて，数十nmの粗大な粒子の存在が目立つようになった。この結果は，XRDやXAFS測定の結果とも対応している。また反応後の触媒ではPt粒子が微細化される様子が観測された。さらに，反応後の触媒のEDXマッピングにより，メタンカップリング反応で生成した炭素は触媒の表面のみならず，触媒から離れた場所にも存在している新規な事実を観測できた。以上の結果より，反応中に生成する炭素は触媒表面を移動して，触媒の外表面に排出される機構を推定した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Tatsuki Tomono, Dehydrogenative coupling of methane over Pt/Al₂O₃ catalysts: effect of hydrogen co-feeding, Catalysis Science & Technology, 13, 4656-4664(2023).
   DOI: DOI:10.1039/D3CY00612C
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件