化学：高効率プロパン脱水素化用のZnO_x種のin situ形成

プロパン脱水素化（PDH）によるプロペンの生成は、この工業的に重要な基盤化学品を製造するための、石油のクラッキング過程に代わる重要な代替技術である。Cr含有触媒やPt含有触媒を利用する商用PDH技術には、Cr(VI)化合物の毒性の問題や、触媒再生のために生態系に有害な塩素を使う必要があるといった問題がある。今回我々は、市販のZnOを用いた環境適合性担持触媒の作製方法を提示する。この金属酸化物と担体（ゼオライトまたは一般的な金属酸化物）は、物理的混合物として、あるいは、ZnOを上流層とする2層形態で用いられる。担持されたZnO_x種は、550°C以上の温度で還元処理した際に、ZnOから生成するZn原子と担体のOH基の反応を通してin situで形成される。我々は、さまざまな補完的評価方法を用いて、欠陥OH基が、活性ZnO_x種の形成に決定的な役割を果たしていることを突き止めた。ベンチマーキングの目的で、今回開発されたZnO–シリカライト-1とこれに類似した市販のK-CrO_x/Al₂O₃を、プロパン転化率が同程度の工業的に妥当な条件下において、プロパンを流しながら約400時間にわたって同じ設定で試験した。その結果、今回の触媒は、同等の選択率で約3倍高いプロペン生産性を示すことが明らかになった。

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