| 第1章 次世代型GTL技術と展開 |
| 1. 人工ニューラルネットワークによるメタン改質用触媒開発の試み（小俣光司，山田宗慶） 1 |
| 1.1 はじめに 1 |
| 1.1.1 ドライリフォーミング反応 1 |
| 1.1.2 人工ニューラルネットワーク（ANN） 3 |
| 1.2 実験 3 |
| 1.2.1 反応装置 3 |
| 1.2.2 直交表に基づく触媒調製 3 |
| 1.2.3 ANNの構築 5 |
| 1.2.4 ANN上の最高値探索法 6 |
| 1.3 直交表とANNによる開発 6 |
| 1.3.1 触媒調製条件最適化による高活性化と炭素析出抑制 6 |
| 1.3.2 触媒調製条件最適化による触媒の長寿命化の試み 7 |
| 1.4 自作プログラムによるRBFNの構築 10 |
| 1.5 物性値とANNによる添加物探索 12 |
| 1.6 おわりに 13 |
| 2. AGTL法によるイソパラフィン合成（黎暁紅，朝見賢二） 15 |
| 2.1 はじめに 15 |
| 2.2 パラフィンのノルマル-イソ異性化反応における化学平衡 16 |
| 2.3 固定床一段反応（AGTL 1） 17 |
| 2.4 固定床二段反応（AGTL 2） 19 |
| 2.5 生成物の分布に関する考察 22 |
| 2.6 まとめ 24 |
| 3. FT合成用新規バイモダル触媒（椿範立） 26 |
| 3.1 はじめに 26 |
| 3.2 実験 27 |
| 3.3 結果と考察 28 |
| 3.4 おわりに 32 |
| 4. バイメタル触媒を用いたメタンの酸化的水蒸気改質による高効率合成ガス製造（冨重圭一） 33 |
| 4.1 はじめに 33 |
| 4.2 赤外線サーモグラフィーを用いる触媒層温度分布測定 34 |
| 4.3 ニッケル及び貴金属触媒上の酸化的水蒸気改質における触媒層温度分布 35 |
| 4.4 貴金属で表面修飾したニッケル触媒上の酸化的水蒸気改質反応における触媒層温度分布 40 |
| 4.5 Pt-Niバイメタル触媒の構造と特性 41 |
| 5. メタンからの合成ガス製造と酸化ダイヤモンド触媒による接触部分酸化反応（池永直樹，鈴木俊光） 47 |
| 5.1 メタンおよび重質炭素資源からの水素および合成ガス製造 47 |
| 5.1.1 はじめに 47 |
| 5.1.2 メタンからの水素および合成ガス製造 47 |
| 5.1.3 重質炭素資源からの水素および合成ガス製造 52 |
| 5.2 酸化ダイヤモンドの表面酸素を利用した新しい接触部分酸化反応（合成ガス製造およびCNF合成） 54 |
| 6. 天然ガス（メタン）からのDME合成の基礎研究から実用化開発（大野陽太郎） 65 |
| 6.1 はじめに 65 |
| 6.2 DME合成反応 65 |
| 6.3 スラリー床反応器の採用と触媒の開発 68 |
| 6.4 最適反応条件の探索と合成反応プロセス設計 69 |
| 6.5 5t/dパイロットプラントによる開発 70 |
| 6.6 100t/d実証プラントプロジェクト 71 |
| 6.6.1 100t/d実証プラント設備 72 |
| 6.6.2 実証プラントの運転経緯と成果 73 |
| 6.6.3 商用プラントへのスケールアップ技術 74 |
| 6.6.4 商用プラントの概念設計 76 |
| 6.7 まとめ 76 |
| 第2章 メンブレン反応器など新規プロセスの開発とメタン高度化学変換への応用 |
| 1. 高機能酸素透過メンブレン反応器のための混合伝導体の開発とメタン転換への展開（石原達己） 78 |
| 1.1 はじめに 78 |
| 1.2 混合伝導性酸化物における酸素透過特性 78 |
| 1.3 酸素透過性混合伝導体のCH4部分酸化への応用 82 |
| 1.4 LSGFペロブスカイトによる酸素透過特性とCH4部分酸化 83 |
| 1.5 欠陥ペロブスカイトPr2NiO4系酸化物によるCH4部分酸化 87 |
| 1.6 おわりに 90 |
| 2. メンブレン反応器によるメタンの革新的化学反応システムの開発（濱川聡，佐藤剛一） 92 |
| 2.1 はじめに 92 |
| 2.2 開発背景と原理 92 |
| 2.3 メンブレン反応器の開発状況 93 |
| 2.3.1 膜材料の開発 94 |
| 2.3.2 触媒材料の開発 95 |
| 2.3.3 システム化 97 |
| 2.4 おわりに 99 |
| 3. メタンのCO2リフォーミング反応とアルカン部分酸化反応（宍戸哲也，竹平勝臣） 102 |
| 3.1 メタンのCO2リフォーミング反応 102 |
| 3.2 ペロブスカイト型酸化物を前駆体とする触媒調製 104 |
| 3.3 ハイドロタルサイトを前駆体とする触媒調製 107 |
| 3.4 膜型反応器によるアルカン部分酸化反応 109 |
| 4. プラズマ放電によるLNGの空気酸化反応（米山嘉治） 115 |
| 4.1 はじめに 115 |
| 4.2 実験 116 |
| 4.3 結果と考察 117 |
| 4.4 結論 120 |
| 5. メタン・二酸化炭素などのC1化合物を利用する接触資源変換反応（袖澤利昭） 121 |
| 5.1 はじめに 121 |
| 5.2 メタンの関与する触媒反応 121 |
| 5.3 二酸化炭素によるリフォーミング反応 122 |
| 5.4 酸化メチル化反応および側鎖アルキル化反応 126 |
| 5.5 スチーム／二酸化炭素リフォーミング反応 126 |
| 5.6 まとめ 128 |
| 6. メタンを還元剤とするNOx選択還元反応用触媒の開発と今後の展開（大塚浩文） 129 |
| 6.1 開発の背景 129 |
| 6.2 Pd／ゼオライト触媒の排ガス条件における耐久性 130 |
| 6.3 Pd-Pt／硫酸化ジルコニア触媒の特徴 131 |
| 6.3.1 Pd／ゼオライトとの比較 131 |
| 6.3.2 水蒸気およびSOxの影響 131 |
| 6.3.3 反応機構 133 |
| 6.3.4 還元剤によるNOx還元活性の変化 135 |
| 6.4 Feの添加によるPd-Pt/硫酸化ジルコニア触媒の耐久性向上 136 |
| 6.5 メタンを還元剤とするNOx還元の経済性 137 |
| 6.6 今後の展開 138 |
| 第3章 直接メタン化学変換に関する研究開発と実用化展開 |
| 1. メタンの吸蔵および二段階変換による芳香族や含酸素化合物の合成（宮尾敏広，内藤周弌） 141 |
| 1.1 メタンの吸蔵 141 |
| 1.2 二段階反応による高級炭化水素の直接合成 143 |
| 1.3 メタンとCOからのベンゼン生成 146 |
| 1.4 メタン分解により生じた表面炭素種の反応性と含酸素化合物，含窒素化合物の生成 149 |
| 2. メタンからベンゼンと水素をつくるMTB触媒技術と工業化にむけて（市川勝） 153 |
| 2.1 はじめに 153 |
| 2.2 メタンの脱水素芳香化（MTB）反応と触媒探索 154 |
| 2.2.1 MTB反応に活性な触媒金属，MoとRe 158 |
| 2.2.2 ゼオライト担体の細孔径とB酸点の役割 162 |
| 2.2.3 MTB反応の触媒安定化にむけたCO2添加効果 165 |
| 2.2.4 MTB反応における水素添加効果と水素処理による触媒再生 168 |
| 2.2.5 MTB反応でのベンゼン生成機構と触媒活性構造 172 |
| 2.2.6 シラン修飾ゼオライト触媒による高選択的MTB反応 173 |
| 2.3 MTB技術の実証試験と工業化にむけての展開 176 |
| 2.4 バイオガスからプラスチック原料と水素の製造技術開発と実証試験 179 |
| 2.5 おわりに（MTB触媒技術の展望） 183 |
| 3. メタン直接改質反応の高度化研究（張戦国） 186 |
| 3.1 はじめに 186 |
| 3.2 炭素析出による触媒の失活 186 |
| 3.3 炭素析出の抑制 188 |
| 3.3.1 触媒改良による炭素析出の抑制 188 |
| 3.3.2 含酸素ガスの添加による炭素析出の抑制 189 |
| 3.3.3 水素添加による炭素析出の抑制 190 |
| 3.4 触媒の再生 190 |
| 3.4.1 空気による再生 190 |
| 3.4.2 水素による再生 190 |
| 3.5 実用触媒の開発 193 |
| 3.6 今後の課題 194 |
| 4. 非平衡低エネルギー放電を用いた新規カップリング反応プロセスの開発（関根泰） 197 |
| 4.1 はじめに 197 |
| 4.2 反応器の構築など 197 |
| 4.3 各種操作因子の影響 199 |
| 4.4 反応メカニズム 201 |
| 4.5 安定同位体合成のためのメタンカップリング反応 202 |
| 4.6 非平衡放電と触媒の併用 204 |
| 4.7 反応の総合効率と課題 205 |
| 4.8 まとめ 206 |
| 5. メタン分解による高純度水素とナノスケールカーボンマテリアルの製造（竹中壮） 208 |
| 5.1 はじめに 208 |
| 5.2 担持Ni触媒上でのメタン分解 209 |
| 5.3 Ni系合金触媒上でのメタン分解 215 |
| 5.4 メタン分解とカーボンナノファイバーのガス化を応用した高純度水素製造 219 |
| 5.5 おわりに 220 |
| 6. メタン直接改質反応を利用する水素発電とナノ炭素材料の応用（多田旭男） 222 |
| 6.1 はじめに 222 |
| 6.1.1 既存技術による水素発電 222 |
| 6.1.2 メタン直接改質による水素発電 223 |
| 6.2 移動床型連続反応装置によるメタン直接改質およびナノ炭素材料の用途開発 224 |
| 6.2.1 メタン直接改質技術 224 |
| 6.2.2 メタン直接改質によるカーボンナノファイバー材料の製造 228 |
| 6.3 バイオメタンの直接改質反応を組込んだ，大気中CO2の炭素固定化システム 230 |
| 6.4 おわりに 232 |
| 7. 原子レベルで制御された高純度ダイヤモンドのメタンからの合成（蒲生西谷美香，中川清晴，安藤寿浩） 234 |
| 7.1 はじめに 234 |
| 7.2 合成装置 235 |
| 7.3 メタンから合成されたダイヤモンド結晶 237 |
| 7.3.1 シリコン基板上に生成したダイヤモンド結晶およびダイヤモンド多結晶薄膜 237 |
| 7.3.2 単結晶ダイヤモンド（001）面の調製 240 |
| 7.3.3 単結晶ダイヤモンド（001）面の化学吸着構造と電子物性 244 |
| 7.3.4 ダイヤモンド表面の有機化学的修飾 247 |
| 7.4 まとめ 250 |
| 8. ダイヤモンド触媒担体を用いたナノカーボン材料の合成（中川清晴，蒲生西谷美香，安藤寿浩） 252 |
| 8.1 はじめに 252 |
| 8.2 ダイヤモンド触媒担体による炭化水素の転換反応 252 |
| 8.2.1 二酸化炭素存在下でのエタンの脱水素反応 252 |
| 8.2.2 二酸化炭素を酸化剤に用いた低級炭化水素から含酸素化合物の一段合成 254 |
| 8.2.3 メタノール分解 257 |
| 8.3 ダイヤモンド担体を核としたナノカーボン材料の合成 258 |
| 8.3.1 マリモカーボンの合成方法および特徴 258 |
| 8.4 おわりに 262 |
| 第4章 ケミカルズ合成と応用展開 |
| 1. アルカン選択酸化のための複合酸化物触媒構造と設計（上田渉，定金正洋） 264 |
| 1.1 はじめに 264 |
| 1.2 Mo-V-O複合酸化物触媒の構築と軽アルカンの酸素酸化 265 |
| 1.2.1 Mo3 VOX酸化物の結晶構造と構造形成 266 |
| 1.2.2 Mo3 VOX酸化物の構造特性 269 |
| 1.3 Mo3 VOX酸化物の酸化触媒活性 270 |
| 1.3.1 メタン，エタン，アルコール酸化 270 |
| 1.3.2 Mo3 VOX酸化物触媒系のプロパン酸化機能 272 |
| 1.4 おわりに 274 |
| 2. メタンの新しい活性化法とエチレン共存下でのメタン転化反応（馬場俊秀） 276 |
| 2.1 はじめに 276 |
| 2.2 銀イオン交換ゼオライトによるメタンの活性化 277 |
| 2.2.1 水素分子の可逆的不均等解離 277 |
| 2.2.2 銀イオンクラスターによるメタンの活性化 281 |
| 2.2.3 13CH4とベンゼンとの反応 281 |
| 2.2.4 13CH4とエチレンとの反応 282 |
| 2.2.5 金属イオン交換ゼオライトによるエチレン共存下でのメタンの転化反応 286 |
| 2.2.6 各種金属イオン交換ZSM-5によるメタン転化反応 287 |
| 2.3 おわりに 288 |
| 3. メタンの新規分子変換反応とメタンのケミカルズ合成技術（谷口裕樹，牧岡良和） 290 |
| 3.1 はじめに 290 |
| 3.2 遷移金属錯体触媒を用いるメタンの新規分子変換反応 290 |
| 3.3 メタンから酢酸，酢酸エステル，メタノールなどの合成 291 |
| 3.3.1 メタノール誘導体（メチルエステル類）の合成 291 |
| 3.3.2 ギ酸の合成 294 |
| 3.3.3 酢酸の合成 295 |
| 3.3.4 メタンスルホン酸の合成 297 |
| 3.4 メタンを用いる二酸化炭素の化学固定 297 |
| 4. 超臨界二酸化炭素中での均一系触媒反応によるメタンの高度化学変換（坂倉俊康） 301 |
| 4.1 はじめに 301 |
| 4.2 ガス状炭化水素のカルボニル化 302 |
| 4.2.1 プロパンからのブチルアルデヒドの合成：液化ガス中での分子触媒反応 302 |
| 4.2.2 エタン及びメタンのカルボニル化 303 |
| 4.3 反応機構 305 |
| 4.4 反応の特徴 308 |
| 4.5 可視光利用及び熱反応の可能性 310 |
| 4.6 関連する光触媒系 311 |
| 4.7 実験項 311 |
| 5. 光触媒によるメタン化学変換反応（吉田寿雄，田中庸裕） 314 |
| 5.1 はじめに 314 |
| 5.2 光触媒的メタンカップリング反応（photo-NOCM） 316 |
| 5.3 光触媒的メタン二酸化炭素改質反応（photo-DRM） 320 |
| 5.4 光触媒的メタン水蒸気改質反応（photo-SRM） 324 |
| 5.5 おわりに 327 |
| 第5章 未来型メタン化学変換技術の展開 |
| 1. 膜結合型メタンモノオキシゲナーゼを利用したメタンからの環境低負荷型メタノール生産技術開発（田畠健治，蒲池利章） 330 |
| 1.1 はじめに 330 |
| 1.2 メタンモノオキシゲナーゼを用いたメタノール生産 330 |
| 1.2.1 メタン資化細菌によるメタノール生産 330 |
| 1.2.2 メタノール生産に適したメタン資化細菌の培養条件検討 332 |
| 1.2.3 半回分式メタノール合成法 333 |
| 1.2.4 メタノールの連続生産法に向けた試み 334 |
| 1.3 膜結合型メタンモノオキシゲナーゼの性質 335 |
| 1.3.1 メタン資化細菌が有するメタンオキシゲナーゼの種類 335 |
| 1.3.2 膜結合型メタンモノオキシゲナーゼ 335 |
| 1.3.3 膜結合型メタンモノオキシゲナーゼの構造 336 |
| 1.3.4 膜結合型メタンモノオキシゲナーゼの銅イオンの役割 338 |
| 1.4 おわりに 340 |
| 2. メタンモノオキシゲナーゼの反応機構と酵素模倣型アルカン選択酸化反応（引地史郎） 343 |
| 2.1 メタンモノオキシゲナーゼの反応機構 343 |
| 2.1.1 sMMOの触媒活性点構造と推定反応機構 343 |
| 2.1.2 pMMOにおける銅イオンの配位環境と反応機構に関する考察 346 |
| 2.2 遷移金属錯体触媒による酵素模倣型アルカン選択酸化反応 348 |
| 2.2.1 酵素機能モデルとしての錯体化学的研究 348 |
| 2.2.2 触媒反応系 351 |
| 2.3 まとめと今後の展望 354 |
| 3. メタン活性化とその有効利用に関するコンビナトリアルマルチフィジックス・マルチスケール計算化学（久保百司，服部達哉，鈴木愛，古山通久，坪井秀行，畠山望，遠藤明，高羽洋充，Carlos A.Del Carpio，宮本明） 357 |
| 3.1 コンビナトリアル計算化学 357 |
| 3.2 コンビナトリアル計算化学のメタン活性化触媒設計への応用 358 |
| 3.3 固体高分子形燃料電池のマルチフィジックスシミュレーション 361 |
| 3.4 固体高分子形燃料電池のマルチスケールシミュレーション 363 |
| 4. メタンの活性化と高度化学変換に関する計算化学的研究の展開（小林久芳） 369 |
| 4.1 はじめに 369 |
| 4.2 典型金属酸化物表面での反応 369 |
| 4.3 遷移金属表面での反応 374 |
| 4.4 金属置換ゼオライトとの反応 374 |
| 5. メタンの活性化と化学変換のための表面化学的考察（江川千佳司） 376 |
| 5.1 はじめに 376 |
| 5.2 分子線によるメタンの活性化研究 376 |
| 5.3 電球型反応容器におけるメタンの活性化研究 379 |
| 5.4 メタンの活性化に及ぼす表面構造および表面電子状態の研究 380 |
| 5.5 おわりに 383 |
| 6. エネルギー励起したメタン分子線の定常触媒反応（冨重圭一） 386 |
| 6.1 はじめに 386 |
| 6.2 表面科学的手法を用いたメタン分子の活性化について 387 |
| 6.3 励起分子線を用いる金属表面上の触媒的定常反応の追跡方法 387 |
| 6.4 分子線を用いたPt及びRhフォイル上のメタン及びエタンの部分酸化反応 388 |
| 6.5 分子線を用いたPtフォイル上のメタン部分酸化反応のキネティクスと反応機構 390 |
| 索引 395 |
| 第1章 次世代型GTL技術と展開 |
| 1. 人工ニューラルネットワークによるメタン改質用触媒開発の試み（小俣光司，山田宗慶） 1 |
| 1.1 はじめに 1 |
| 1.1.1 ドライリフォーミング反応 1 |
| 1.1.2 人工ニューラルネットワーク（ANN） 3 |
| 1.2 実験 3 |
