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水素フリー脱酸素を介してバイオ燃料の生産のためのナノサイズゼオライトNaY上のNiOナノ粒子の堆積
Deposition of NiO Nanoparticles on Nanosized Zeolite NaY for Production of Biofuel via Hydrogen-Free Deoxygenation.
PMID: 32664579 DOI: 10.3390/ma13143104.
抄録
ニッケルベースの触媒は、バイオ燃料の生産のための水素フリー脱酸素において重要な役割を果たしています。バイオ燃料の収量と品質は、ナノサイズのゼオライトY（Y65、65 nmの結晶サイズ）上に担持されたNiOの物理化学的特性によって決定的に影響を受ける。そこで、含浸法(IM)と沈降法(DP)を用いて合成したY65上に10wt%のNiOを担持させたバイオ燃料を検討した。その結果、調製法がトリオレインの脱酸素化に大きく影響することがわかった。DP法(14.8g-h)の初期速度は、IM法(9.6g-h)の1.5倍であり、DP-Y65の初期速度は、IM法(9.6g-h)の1.5倍であった。DP-Y65は、380℃で1時間以内に80.0%の転化率と93.7%のディーゼル選択率を示し、最も優れた脱酸素性能を示した。57±0.40 nm）、高いアクセス性（H.F値0.084）、および高いブレンステッド/ルイス酸度（B/L）比（0.29）により、触媒のアクセス性と脱酸素化能力が向上した。また、DPプロセス中の尿素の分解により放出されたNHがゼオライトNaYのB/L比を上昇させた。その結果、従来のゼオライト合成におけるＮａ-ゼオライトをＨ-ゼオライトに変換するための前処理を回避することができる。この点、DP法は、高いB/L比でより小さなNiO担持ナノサイズのゼオライトNaYを生成するためのワンポット合成を提供し、それは水素フリー条件でグリーンディーゼル脱酸素に向けた選択性とより高い収率を生成することができました。
Nickel-based catalysts play an important role in the hydrogen-free deoxygenation for the production of biofuel. The yield and quality of the biofuel are critically affected by the physicochemical properties of NiO supported on nanosized zeolite Y (Y65, crystal size of 65 nm). Therefore, 10 wt% NiO supported on Y65 synthesized by using impregnation (IM) and deposition-precipitation (DP) methods were investigated. It was found that preparation methods have a significant effect on the deoxygenation of triolein. The initial rate of the DP method (14.8 g·h) was 1.5 times higher than that of the IM method (9.6 g·h). The DP-Y65 showed the best deoxygenation performance with a 80.0% conversion and a diesel selectivity of 93.7% at 380 °C within 1 h. The outstanding performance from the DP method was due to the smaller NiO particle size (3.57 ± 0.40 nm), high accessibility (H.F value of 0.084), and a higher Brönsted to Lewis acidity (B/L) ratio (0.29), which has improved the accessibility and deoxygenation ability of the catalyst. The NH released from the decomposition of the urea during the DP process increased the B/L ratio of zeolite NaY. As a result, the pretreatment to convert Na-zeolite to H-zeolite in a conventional zeolite synthesis can be avoided. In this regard, the DP method offers a one-pot synthesis to produce smaller NiO-supported nanosized zeolite NaY with a high B/L ratio, and it managed to produce a higher yield with selectivity towards green diesel deoxygenation under a hydrogen-free condition.