홋카이도 대학의 연구 그룹은 세계 최고 성능으로 프로판 산화탈수소에 의한 프로필렌 제조를 달성하는 신촉매 개발에 성공했다.
셰일가스 유래의 저렴한 프로판으로부터 다양한 화학제품의 기초원료가 되는 프로필렌을 제조할 수 있는 「탈수소 반응」은 프로필렌의 수요가 세계적으로 높아지는 한편, 현행의 공업 프로세스에서는 고온 조건( 600℃ 이상)이 필요함과 탄소 석출에 의한 촉매의 현저한 열화가 과제가 되고 있다.탄소 석출을 방지하는 방법으로서는, 프로판 탈수소에 산화제로서 CO₂를 첨가함으로써 석출된 탄소를 제거하는 「프로판 산화 탈수소」가 있지만, 실용 레벨에서 유효한 촉매는 개발되어 있지 않았다.
본 연구 그룹은 지금까지 프로판의 활성화에는 백금, CO₂의 활성화에는 코발트, 부반응의 억제(탄소 석출의 억제)에는 인듐이 적합하다는 것을 발견해 왔다.또한, 석출된 탄소의 제거에는 탄소 연소를 촉진시키는 산화세륨이 적합하기 때문에, 이들을 모두 조합하는 것으로 하고, 백금-코발트-인듐 합금 나노입자를 산화세륨상에 담지시킨 새로운 촉매를 설계 · 합성했다.
이것을, CO₂에 의한 프로판 산화탈수소에 적용해 보았는데, 종래의 최고치의 5배라고 하는 극히 높은 촉매 활성을 나타냈고, 세계 최고의 선택성, 내구성이 발현했다.또한 CO₂의 활성화능이 매우 높기 때문에 CO₂ 이용효율도 세계 최고가 되었다.한편, 제조 비용에 대해서는, 종래형의 간편한 수법으로 조제할 수 있기 때문에, 종래 촉매와 그다지 변하지 않는다고 하고 있다.
본 성과는 프로필렌의 제조와 CO₂ 유효 이용을 동시에 고효율로 달성하는 새로운 프로판 탈수소 공업 프로세스의 구축으로 이어질 가능성이 있으며, 탄소 중립의 실현을 향한 기술 혁신에 공헌할 것으로 기대 된다.
