特許ウォッチ

公開番号2025177917
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2024085079
出願日2024-05-24
発明の名称アセトアルデヒド及びエタノールの製造方法
出願人クラサスケミカル株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C25B 3/26 20210101AFI20251128BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】触媒に電圧を印加することにより二酸化炭素とメタンとを気相中で反応させてアセトアルデヒド及びエタノールを製造する方法であって、目的物であるアセトアルデヒドと中間物質である一酸化炭素のSTY比(アセトアルデヒドSTY/一酸化炭素STY)及び目的物であるエタノールと中間物質である一酸化炭素のSTY比(エタノールSTY/一酸化炭素STY)の少なくとも一方が改善された方法を提供する。
【解決手段】3.3～6.0eVのバンドギャップを有する半導体担体にチタン(Ti)、バナジウム(V)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、及びマンガン(Mn)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の酸化物並びにロジウム(Rh)が担持された触媒に電流を流しながら、反応温度80～400℃にて、触媒の存在下、二酸化炭素とメタンとを気相中で反応させる、アセトアルデヒド及びエタノールの製造方法。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
アセトアルデヒド及びエタノールの製造方法であって、３．３～６．０ｅＶのバンドギャップを有する半導体担体にチタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、及びマンガン（Ｍｎ）からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の酸化物並びにロジウム（Ｒｈ）が担持された触媒に電流を流しながら、反応温度８０～４００℃にて、前記触媒の存在下、二酸化炭素とメタンとを気相中で反応させる、アセトアルデヒド及びエタノールの製造方法。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記触媒のＴｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、及びＭｎからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の合計担持量が、前記Ｒｈ１００モル部に対して２０～５０モル部である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記半導体担体が、ＣｅＯ
２
及びＺｒＯ
２
からなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記触媒のＲｈの担持量が、前記半導体担体１００質量部に対して０．０５～１０質量部である、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記反応が、０．０２～２５０Ｗ／ｇ
担持金属＋半導体担体
となるように電圧を印加することによって行われる、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項６】
反応温度が、１００～３００℃である請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項７】
前記反応の空間速度が、１０００～５００００／ｈである、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項８】
前記反応における二酸化炭素とメタンのモル比（ＣＯ
２
／ＣＨ
４
比）が、０．０５～２０である、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項９】
二酸化炭素及びメタンを原料とする、アセトアルデヒド及びエタノールの製造に用いられる電場触媒であって、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、及びＭｎからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の酸化物並びにＲｈが、３．３～６．０ｅＶのバンドギャップを有する半導体担体に担持された電場触媒。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の内容は、アセトアルデヒド及びエタノールを製造する方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
温室効果ガスの一種である二酸化炭素を回収して有効利用する技術（ＣａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅＣａｐｔｕｒｅａｎｄＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）に関する取り組みが注目されている。二酸化炭素と同じ温室効果ガスとして知られているメタンについても燃料としての利用に代わる有効利用法の開発が求められている。これらの有効利用法の１つとして有用化学品への転換が挙げられる。しかし、二酸化炭素とメタンはどちらも代表的な不活性分子であることから、従来の触媒技術による転換は容易ではない。近年、不活性分子の転換法として、触媒に電圧を印加して不活性分子を反応させることを特徴とする電場触媒技術が開発された。
【０００３】
例えば、特許文献１には、コークス炉ガスに含まれるメタンと製鉄所副生ガスに含まれる二酸化炭素とからなる原料ガスを反応させて、一酸化炭素と水素ガスを生成させる電場印加触媒反応装置が記載されている。
【０００４】
非特許文献１には、Ｌａ
２
Ｏ
３
系及びＺｒＯ
２
系触媒への電圧の印加により、二酸化炭素とメタンから一酸化炭素、水素、エタン及びエチレンを製造できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－２０６４５３号公報
【非特許文献】
【０００６】
ＫａｚｕｍａｓａＯｓｈｉｍａ他，“ＯｘｉｄａｔｉｖｅｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆｍｅｔｈａｎｅｕｓｉｎｇｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｉｎａｎｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｏｖｅｒＬａ－ＺｒＯ２ｃａｔａｌｙｓｔａｔｌｏｗｅｘｔｅｒｎａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ”，Ｆｕｅｌ，２０１３，ｖｏｌ．１０７，ｐｐ．８７９－８８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、触媒に電圧を印加することにより二酸化炭素とメタンとを気相中で反応させてアセトアルデヒド及びエタノールを製造する方法であって、目的物であるアセトアルデヒドと中間物質である一酸化炭素のＳＴＹ比（アセトアルデヒドＳＴＹ／一酸化炭素ＳＴＹ）及び目的物であるエタノールと中間物質である一酸化炭素のＳＴＹ比（エタノールＳＴＹ／一酸化炭素ＳＴＹ）の少なくとも一方が改善された方法、及び当該方法に使用される触媒を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討の結果、二酸化炭素とメタンとの反応において、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、及びマンガン（Ｍｎ）からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の酸化物並びにロジウム（Ｒｈ）が半導体担体へ担持された触媒に加熱条件下で電圧を印加することで、中間物質である一酸化炭素からのアセトアルデヒド及びエタノールから選ばれる少なくとも一種のＣ２化合物の生成が促進されることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
即ち、本開示の内容は、以下の［１］～［９］に関する。
［１］
アセトアルデヒド及びエタノールの製造方法であって、３．３～６．０ｅＶのバンドギャップを有する半導体担体にチタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、及びマンガン（Ｍｎ）からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の酸化物並びにロジウム（Ｒｈ）が担持された触媒に電流を流しながら、反応温度８０～４００℃にて、前記触媒の存在下、二酸化炭素とメタンとを気相中で反応させる、アセトアルデヒド及びエタノールの製造方法。
［２］
前記触媒のＴｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、及びＭｎからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の合計担持量が、前記Ｒｈ１００モル部に対して２０～５０モル部である、［１］に記載の製造方法。
［３］
前記半導体担体が、ＣｅＯ
２
及びＺｒＯ
２
からなる群より選ばれる少なくとも一種である［１］又は［２］に記載の製造方法。
［４］
前記触媒のＲｈの担持量が、前記半導体担体１００質量部に対して０．０５～１０質量部である、［１］～［３］のいずれかに記載の製造方法。
［５］
前記反応が、０．０２～２５０Ｗ／ｇ
担持金属＋半導体担体
となるように電圧を印加することによって行われる、［１］～［４］のいずれかに記載の製造方法。
［６］
反応温度が、１００～３００℃である［１］～［５］のいずれかに記載の製造方法。
［７］
前記反応の空間速度が、１０００～５００００／ｈである、［１］～［６］のいずれかに記載の製造方法。
［８］
前記反応における二酸化炭素とメタンのモル比（ＣＯ
２
／ＣＨ
４
比）が、０．０５～２０である、［１］～［７］のいずれかに記載の製造方法。
［９］
二酸化炭素及びメタンを原料とする、アセトアルデヒド及びエタノールの製造に用いられる電場触媒であって、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、及びＭｎからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の酸化物並びにＲｈが、３．３～６．０ｅＶのバンドギャップを有する半導体担体に担持された電場触媒。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、触媒に電圧を印加することにより二酸化炭素とメタンとを気相中で反応させてアセトアルデヒド及びエタノールを製造する方法であって、目的物であるアセトアルデヒドと中間物質である一酸化炭素のＳＴＹ比（アセトアルデヒドＳＴＹ／一酸化炭素ＳＴＹ）及び目的物であるエタノールと中間物質である一酸化炭素のＳＴＹ比（エタノールＳＴＹ／一酸化炭素ＳＴＹ）の少なくとも一方が改善された方法、及び当該方法に使用される触媒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許