富山大学研究生院理工学研究部的椿范立教授等人推翻了Fischer-Tropsch(FT)合成注1)的定论，开发了能够大幅度减少钴使用量的胶囊型FT合成催化剂。FT合成是从合成气体(一氧化碳和氢的混合气体)合成轻油等石油代替燃料以及化学品的催化剂反应。合成气体可以由天然气(包括页岩气、甲烷水合物)、生物量、煤炭、可燃性垃圾等简单制造，因此FT合成反应在产业上是不可逆转的。是大催化反应之一。但是，每天能制造3万巴雷尔合成燃料的反应塔每座钴催化剂使用量达500吨，催化剂需要在1~2年内更换。因此，在生产轻油等的大型FT合成工厂中，随着电动汽车的出现，要求大幅削减价格高涨中钴的使用量。在现有的FT催化剂中，从直径在20~30nm左右的大的钴纳米粒子中合成轻油等，因此钴的消耗量增大，FT合成催化剂，FT合成计划。托特的成本高涨。本研究小组推翻了传统的FT合成催化剂的基本定论，在被二氧化硅层覆盖的钴系胶囊催化剂中，"大粒子的1/10左右的小的"钴。新发现纳米粒子可以合成轻油等。传统的承载型FT商业催化剂中，钴的含量在重量比上是30~40%，但是通过这次的发现，可以减少到5~10%以下。作为新的FT合成催化剂投入商业工厂，进而，以与FT合成类似的二氧化碳(CO2)和氢的液体燃料合成的应用为目标。

本研究是和天津大学的李新刚教授、田野讲师共同进行的。该研究成果将在2018年8月14日10点(英国时间)在英国科学杂志"Nature Communications"的在线速报中公开。本研究成果是根据科学技术振兴机构(JST)战略创造研究推进事业团队型研究(CREST)"基于超空间控制的具有高度特性的革新功能素材等的创制(研究总结：濑户山)"研究课题"作为"超空间控制催化剂不活性低级锁状饱和炭化氢的自在转换(研究代表：关根泰)"的一环被进行。

。能用于FT合成的催化剂只有钴、、铁这3种。催化剂价格昂贵，很少用于商业化生产。铁系催化剂反应温度高，对碳-碳链生长不利，液体碳化氢(轻油、喷气燃料等)的生成量少，轻质碳化氢(LPG、轻质烯烃等)的生成量少。中描述的场景，使用以下步骤创建明细表，以便在概念设计中执行体量的面积分析。另外，产生大量二氧化碳也是一个课题。钴催化剂是应用最广泛的商业FT催化剂，是资源量较少的重要金属，由于电动汽车的普及，钴的价格是2年前的3倍左右。因此，在大型FT工厂，降低在价格上涨中的钴使用量是一项重要任务。

传统的商业FT催化剂由固定在催化剂载体表面的钴纳米粒子等构成。FT合成的基本原理是在金属催化纳米粒子上，一氧化碳变成甲苯(CH2)注2)，卡尔文在金属纳米粒子表面线性聚合。催化聚合可延长碳链，并达到高级碳氢化合物(液体碳氢化合物)。在传统的金属催化剂中，所承载的金属纳米粒子的大小决定了作为产品的碳化氢分子的长度(碳链的长度)。这意味着，大的钴纳米粒子合成了分子较长的轻油和喷气燃料，小钴纳米粒子合成了分子短的LPG、轻质烯烃。这是传统的FT合成的基本定论。

。本研究就催化金属纳米粒子尺寸与产品分子长度的相关性，发现了打破传统基本定论的内容。在被二氧化硅层覆盖的钴系胶囊催化剂中，小钴纳米粒子合成分子长的轻油和喷射燃料，在大的钴纳米粒子中分。子短的LPG，轻质烯烃合成。原因在于，在像胶囊催化剂结构那样被封闭的空间内部，小钴纳米粒子表面的碳化物浓度较高，一旦脱离的碳氢化合物再次被再次发生。容易被吸附，碳链生长惊人地加速，成为了分子长的轻油和喷气燃料。另一方面，在被二氧化硅覆盖的大钴纳米粒子表面，表面钴原子的配位不饱和度注3)很低，金属原子和一氧化碳的结合较弱，钙班浓度很低。降低是生成大量轻质碳化氢(LPG、轻质烯烃等)的原因。

。绝大多数FT合成商业成套设备主要从天然气、煤、生物量生产液体轻油，通过大幅减少钴的使用量，实现FT合。作为成套设备的新商业催化剂，以实用化为目标。本研究还适用于从CO2的氢化到碳化氢以及含氧化合物的合成(FT合成的CO2版)。此外，为了通过二氧化碳转换合成轻油，为同时解决能源问题和环境问题提供一个选项。传统的商业催化剂在二氧化硅(SiO2)上承载的钴(Co)粒子尺寸小时，成为LPG等轻质碳化氢(图1)。当承载的钴粒子尺寸变大时，金属表面的碳链会延伸，成为轻油等液体烃燃料(图2)。在被二氧化硅多孔膜覆盖的小钴粒子表面，即使生成轻质碳化氢，也再次吸附于催化剂金属表面，延伸碳链，成长为轻油等(图3)。或者再吸附到附近的小钴粒子表面，成为液体燃料(图4)。

。Fischer-Tropsch(FT)合成。从合成气体(一氧化碳和氢气的混合气体)合成轻油等石油替代燃料、酒精、烯烃等基础化学品的催化反应。合成气可由天然气(包括页岩气、甲烷水合物)、生物质能、煤炭、可燃垃圾、重质油等组成。各石油主要由天然气和煤炭合成，制造轻油。当石油价格高涨时，FT合成的经济性就会变好。卡尔本(CH2)。碳化氢由1个碳原子和2个氢原子组成，是化学品的基本构成单元。在金属催化剂表面聚合，延伸碳链后形成多种多样的化合物。在FT合成中，1个一氧化碳和2个氢分子受到钴原子的催化作用，成为1个碳化物.。之后，钴粒子表面的碳化物之间线性聚合，产品分子的碳链被延伸。为大约配不饱和度。如果金属原子被填埋在块中，可以结合的其他分子或原子的数量会受到限制。但是，催化剂表面金属原子的上部空间是空的，催化剂反应原料分子可以存取，与表面金属原子结合。该空位位的数量或可能结合的分子数是配位不饱和度。