ソニケーションによるフィッシャー・トロプシュ触媒の改良

超音波によるフィッシャー・トロプシュ触媒の改良合成：触媒粒子の超音波処理は、いくつかの目的に利用されている。超音波合成は、高い触媒活性を持つ修飾または機能化されたナノ粒子を作り出すのに役立つ。使用済み触媒や汚染された触媒は、超音波表面処理によって、触媒から不活性化ファウリングを除去することで、簡単かつ迅速に回収することができる。最後に、超音波による脱凝集と分散により、触媒粒子の均一な単分散分布が得られ、高い活性粒子表面と物質移動が確保され、最適な触媒変換が行われる。

触媒への超音波効果

高出力超音波は化学反応に好影響を与えることで知られている。強力な超音波が液体媒体に導入されると、音響キャビテーションが発生する。超音波キャビテーションは、最大5,000Kの非常に高い温度、約2,000気圧の圧力、最大280m/sの流速の液体噴流など、局所的に極限状態を作り出す。音響キャビテーション現象とその化学プロセスへの影響は、ソノケミストリーという用語で知られている。
超音波の一般的な用途は、不均一系触媒の調製である。超音波キャビテーションにより、触媒の表面積が活性化され、キャビテーション浸食により、不動態化されていない反応性の高い表面が生成される。さらに、液体の乱流によって物質移動が大幅に改善されます。超音波キャビテーションによる高い粒子衝突により、粉末粒子の表面酸化被膜が除去され、触媒表面が再活性化される。

フィッシャー・トロプシュ触媒の超音波調製

フィッシャー・トロプシュ・プロセスには、一酸化炭素と水素の混合物を液体炭化水素に変換するいくつかの化学反応が含まれる。フィッシャー・トロプシュ合成には様々な触媒が使用できるが、最も頻繁に使用されるのは遷移金属のコバルト、鉄、ルテニウムである。高温フィッシャー・トロプシュ合成には鉄触媒が使用される。
フィッシャー・トロプシュ触媒は硫黄含有化合物による触媒被毒の影響を受けやすいため、超音波による再活性化は、触媒活性と選択性を完全に維持するために非常に重要である。

コアシェル触媒の超音波合成

コアシェルナノ構造とは、ナノ粒子をカプセル化し、外殻で保護したもので、ナノ粒子を隔離し、触媒反応中の移動や合体を防ぐ。

Pirolaら（2010）は、活性金属を高充填したシリカ担持鉄系フィッシャー・トロプシュ触媒を調製した。彼らの研究では、シリカ担体への超音波含浸が金属析出を改善し、触媒活性を向上させることが示された。フィッシャー・トロプシュ合成の結果から、超音波含浸によって調製された触媒が最も効率的であることが示され、特に超音波含浸をアルゴン雰囲気で行った場合に顕著であった。

超音波による触媒の再活性化

超音波粒子表面処理は、使用済み触媒や被毒触媒を再生・再活性化するための迅速かつ簡便な方法である。触媒が再生可能であるため、触媒の再活性化と再利用が可能となり、経済的で環境に優しいプロセス工程となる。
超音波粒子処理は、触媒反応部位をブロックする触媒粒子から不活性化ファウリングや不純物を除去する。超音波処理により、触媒粒子は表面ジェット洗浄され、触媒活性部位から沈殿物が除去される。超音波処理後、触媒活性は新鮮な触媒と同じ効果まで回復する。さらに、超音波処理によって凝集体が破壊され、単分散粒子の均一で均質な分布が得られるため、粒子表面積が増大し、触媒活性部位が増加する。したがって、超音波による触媒回収は、物質移動を改善するための高い活性表面積を有する再生触媒をもたらす。
超音波触媒再生は、鉱物粒子、金属粒子、（メソ）多孔質粒子、ナノコンポジットに有効である。

ソノケミストリー用高性能超音波システム

Hielscher Ultrasonics’ 工業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供することができます。最大200µmの振幅は、24時間365日の連続稼働が容易です。さらに高い振幅を得るためには、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、高負荷や過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。
Hielscher Ultrasonicのシステムの卓越した堅牢性と信頼性は、お客様にご満足いただいております。ヘビーデューティーなアプリケーション、厳しい環境、24時間365日稼働の分野での設置は、効率的で経済的な処理を保証します。超音波プロセスの強化は、処理時間を短縮し、より良い結果、すなわち、より高い品質、高い歩留まり、革新的な製品を達成します。
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：