優れた触媒の調製は、表面積、空隙率、細孔容積などの優れたテクスチャー特性を含む適切な担体を選択することから始まる。触媒担体は、触媒の活性と選択性に重要な役割を果たす。一方では表面積が活性種の担持と分散を可能にし、他方では担体の細孔容積が、細孔の内部領域に位置する活性種に到達する反応分子の拡散を制御する。したがって、物理吸着法を用いて支持体のテクスチャー特性を解明することが、最初の、そして最も重要な課題でなければならない。通常TPX法と呼ばれる物理吸着法は、活性粒子を焼結させやすい高温・高圧の反応条件下で、活性種を安定化・分散させる担体の役割を研究するために広く用いられている。
本研究では、Ni担持触媒を用いて、CO2をH2で還元してCH4を生成するサバティエ反応を行った。Niが約5%で、表面積の異なる材料に担持された2種類の触媒を使用した。反応器温度を常温からゆっくりと上昇させ(約2℃/分)、生成物の出現を質量分析計でオンラインで追跡することにより、反応の進展と生成物の出現を温度の上昇の関数として段階的に追跡することができた。
この研究の結果、表面積の大きい触媒ほどCH4の生成量が多く、活性種のシンタリングが少ないことが示された。したがって、反応の進展をオンラインで追跡することで、温度の上昇に伴う生成物の出現を段階的に解明することができる。