金属フタロシアニン材料に基づくアンモニア合成用触媒の開発 – Catalysis Science & Technology (RSC Publishing)

xmlns=”http://www.rsc.org/schema/rscart38金属フタロシアニン前駆体のワンステップ熱分解により、高効率で非常に安定したアンモニア合成反応用の鉄および/またはコバルトベースの触媒を合成した。 アンモニア合成反応の反応速度を促進するためには、アルカリ土類金属またはアルカリ金属の存在が不可欠であることがわかった。 アルカリ金属で促進した場合、ハーバー・ボッシュ・プロセスに広く用いられている市販のベンチマークとなる鉄系触媒と比較して、触媒性能が3倍向上することがわかった（400℃、0.1～7MPaの条件）。 TEM像から、金属フタロシアニン前駆体の熱分解によって得られた触媒の局所構造が明らかになった。金属ナノ粒子（5～50nm）が窒素を添加したカーボンメソポーラスマトリックスに閉じ込められており、アルカリ金属プロモーターは鉄ナノ粒子の上だけでなく、カーボン担体上にも存在している。 最後に、速度論的解析により、鉄ベンチマーク触媒の活性化エネルギー70kJ mol-1に対して、鉄フタロシアニン由来の触媒の活性化エネルギーは42kJ mol-1と低かった。 さらに、この速度論的解析は、律速段階が窒素の活性化からNHxの生成へと移行していることを示唆しており、これを実現している触媒はごくわずかである。