鉄さびの主成分を使って二酸化炭素を再資源化 ~多存物質を活用した人工光合成の実現に期待~

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2022-05-16 東京工業大学,科学技術振興機構

ポイント
  • 鉄さびの主成分であるα型酸水酸化鉄からなる新しい固体触媒を開発
  • 可視光をエネルギー源として、COを水素のキャリア物質であるギ酸へ変換
  • 世界最高のCO還元選択率でギ酸を得る初の鉄系固体触媒を実現

東京工業大学 理学院 化学系の前田 和彦 教授、西岡 駿太 特任助教、安 大賢 大学院生(博士後期課程2年)らの研究グループは、鉄さびの主成分であるα型酸水酸化鉄(α-FeOOH)からなる固体触媒を開発し、COから水素のキャリア物質であるギ酸を高選択率で得ることに成功した。

光エネルギーを利用してCOから有用物質を得る「人工光合成」系の構築を目指す研究では従来、貴金属や希少金属からなる固体触媒が用いられており、資源的制約の観点から代替材料の開発が求められていた。研究グループは、鉄系の土壌鉱物(α-FeOOHなど)がCOの吸着能力を持つ点に着目し、α-FeOOHを基盤とした固体触媒を開発した。その結果、開発した触媒が分子光増感剤の共存下でCOのギ酸への還元的変換反応において高い性能を示した。触媒調製条件を最適化した結果、α-FeOOH をアルミナに担持した触媒が特に高性能を有し、80~90パーセントのCO還元選択率を実現した。

この研究成果から、資源的制約とは無縁な多存元素からなる材料を使い、かつ太陽光をエネルギー源として、地球温暖化の主因であるCOを常温常圧下で有用な化学物質に変換できる可能性が見えてきた。

本研究は、高エネルギー加速器研究機構の野澤 俊介 准教授、東京工業大学の横井 俊之 准教授、鎌倉 吉伸 特任助教らと共同で行われた。

本研究成果は、2022年5月12日(現地時間)、ドイツ化学会誌「Angewandte Chemie International Edition」オンライン版に速報として掲載された。

本研究は、科学技術振興機構(JST)の戦略的創造研究推進事業(CREST)「ヒドリド含有酸化物を活用した電気化学CO還元」(研究代表者:前田 和彦、課題番号:JPMJCR20R2)および東工大 STARの支援を受けて行われた。

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“Alumina-Supported Alpha-Iron(III) Oxyhydroxide as a Recyclable Solid Catalyst for CO2 Photoreduction under Visible Light”
DOI:10.1002/anie.202204948
<お問い合わせ先>

<研究に関すること>
前田 和彦(マエダ カズヒコ)
東京工業大学 理学院 化学系 教授

<JST事業に関すること>
嶋林 ゆう子(シマバヤシ ユウコ)
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ

<報道担当>
東京工業大学 総務部 広報課
科学技術振興機構 広報課

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