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公開番号2025086673
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-09
出願番号2023200838
出願日2023-11-28
発明の名称水素化反応触媒担体
出願人新日本電工株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B01J 32/00 20060101AFI20250602BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】表面に強い酸点を有する水素化反応触媒担体を提供する。
【解決手段】本発明の水素化反応触媒担体は、LaとCeを合計で50モル%以上含む複合酸化物であって、複合酸化物の粒子のアスペクト比が1.0以上2.5以下であり、複合酸化物の比表面積が55m²/g以上であることを特徴とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ＬａとＣｅを合計で５０モル％以上含む複合酸化物であって、
前記複合酸化物の粒子のアスペクト比が１．０以上２．５以下であり、
前記複合酸化物の比表面積が５５ｍ
２
／ｇ以上である
ことを特徴とする水素化反応触媒担体。
続きを表示（約 300 文字）【請求項２】
最も強いＸ線回折ピークの半値全幅が、１．２°以上であることを特徴とする請求項１に記載の水素化反応触媒担体。
【請求項３】
前記複合酸化物は、Ｌａを３０モル％以上含み、Ｃｅを２５モル％以上含むことを特徴する特徴とする請求項１又は２に記載の水素化反応触媒担体。
【請求項４】
前記複合酸化物が、さらに、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｙ、Ｚｒの中から１種以上を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の水素化反応触媒担体。
【請求項５】
平均二次粒子径が、０．０８～１２．００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の水素化反応触媒担体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素化反応触媒担体に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
アンモニアを製造するのに用いられているハーバー・ボッシュ法は、エネルギーを大量に消費する。ハーバー・ボッシュ法では、消費エネルギーの約６０％が回収されて、アンモニアのエンタルピーとして確保される。しかし、残りのエネルギーの大部分は、天然ガスからの水素の製造時、アンモニアの合成時、及びガスの分離時に失われる。ハーバー・ボッシュ法によるアンモニア合成は非常に高い温度（＞４５０℃）と圧力（＞２０ＭＰａ）で行われるので、使われるエネルギーを低減することが大いに求められている。地球規模のエネルギー消費量を抑制するには、ハーバー・ボッシュ法で用いられている鉄ベースの触媒よりも温和な条件（より低い温度と圧力）下でアンモニアを合成することができる触媒が必要とされている。
【０００３】
近年、１ＭＰａ（１０気圧）程度の低圧条件下でアンモニアを製造する方法が知られている。アンモニア製造に用いられるＲｕ系触媒は、一般に担体に担持される。
【０００４】
特許文献１によれば、Ｒｕを担持させる担体として希土類酸化物を用いることで、低温低圧でアンモニアを合成できるとされている。
【０００５】
特許文献２には、複合酸化物、金属担持物が開示されており、例えば、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅの３つの金属元素を含む三元系の担体が開示されている。さらに、この担体にＲｕを担持したアンモニア合成触媒が開示されている。特許文献２によれば、ＢａはＬａ、Ｃｅと比較して酸素の部分負電荷の値がより高い強塩基性元素であるため、Ｂａが不均一に表出した担体ではＢａとＲｕの接触面積が増加し、活性点が増え、アンモニア合成活性が高くなると推測される、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平６－０７９１７７号公報
国際公開第２０１９／０５９１９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水素化反応であるアンモニア合成を例に考えると、アンモニア合成の律速は窒素の結合切断であり、特許文献２等に示されるように、この過程はＲｕへの電子供与により加速可能であることが知られている。そのため、触媒として、水素化反応触媒担体（以下、単に「担体」ともいう）上に塩基性の高いＢａなどのアルカリ土類金属を助触媒として担持し、その上にＲｕを担持した触媒を用いることで、Ｒｕへの電子供与能が向上し、アンモニア合成の反応効率が向上する。このように、アンモニア合成やメタン合成のような、水素化反応においては、担体上に塩基性の高い金属を担持し、その上に金属を担持する触媒が有効であると考えられる。
【０００８】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、アンモニア合成に用いる担体上のＢａの上にＲｕが担持された触媒において、期待される触媒活性が得られないことがあることが分かった。この原因を、図１を参照して説明すると、水素化反応触媒において、担体（ＬａＣｅＯｘ）１上のバリウム（Ｂａ）２が、ルテニウム（Ｒｕ）３に電子供与することで触媒活性が上昇するが、バリウム（Ｂａ）２は塩基性が高すぎるため、バリウム（Ｂａ）２が空気中の二酸化炭素４と反応することにより、速やかに炭酸塩化が進行し、そして、炭酸塩化したＢａ炭酸塩５は、ルテニウム（Ｒｕ）３に期待される電子を与えられないためと考えられる。
【０００９】
本発明者らは、担体の表面に強い酸点を与えることによって、アルカリ土類金属やアルカリ金属の塩基性を緩和することにより、アルカリ土類金属やアルカリ金属と二酸化炭素との反応性が落ち、アルカリ土類金属やアルカリ金属が安定化すると考えた。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑み、表面に強い酸点を有する水素化反応触媒担体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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