窒素ガスと水からの触媒的アンモニア合成反応を可視光エネルギーにより駆動することに成功!~常温常圧の反応条件下でのグリーンアンモニア合成法のさきがけ~

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2025-05-23 東京大学

東京大学大学院工学系研究科の西林仁昭教授らの研究チームは、常温常圧下で窒素ガスと水からアンモニアを合成する新たな光触媒反応を開発しました。この手法では、モリブデン錯体とイリジウム錯体の2種類の分子触媒に可視光を照射し、有機リン化合物を還元剤として用いることで、太陽光エネルギーを利用したアンモニア合成を実現しました。従来のハーバー・ボッシュ法は高温高圧と大量のエネルギーを必要としますが、この新技術は再生可能エネルギーを活用し、環境負荷の少ない「グリーンアンモニア」の製造に道を開くものです。この成果は、2025年5月22日に『Nature Communications』誌に掲載されました。

窒素ガスと水からの触媒的アンモニア合成反応を可視光エネルギーにより駆動することに成功!~常温常圧の反応条件下でのグリーンアンモニア合成法のさきがけ~窒素ガス(N2)と水(H2O)からの触媒的アンモニア(NH3)合成を可視光エネルギーにより駆動することに成功!

<関連情報>

窒素、水、可視光エネルギーからの触媒的アンモニア生成 Catalytic ammonia formation from dinitrogen, water, and visible light energy

Yasuomi Yamazaki,Yoshiki Endo & Yoshiaki Nishibayashi
Nature Communications  Published:22 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-59727-w

Abstract

The development of the production method for green ammonia, which is produced only from ubiquitous and clean small molecules (i.e., dinitrogen and water) using renewable energy, has been desired for a next-generation carbon-free energy carrier to build a carbon-neutral society and solve global warming. We have herein achieved visible-light-driven catalytic ammonia formation from dinitrogen and water under ambient conditions using tertiary phosphines, which are widely-used organic compounds, as an electron donor in the presence of molybdenum complexes as molecular catalysts for ammonia formation from dinitrogen and iridium complexes as photosensitizers. In this reaction system, visible light energy enables iridium photosensitizers to trigger electron relay from tertiary phosphines (R3P) as weak reductants to molybdenum catalysts, and the produced radical cation (R3P•+) activates water molecules to donate protons for ammonia formation to molybdenum catalysts via the production of a phosphine-water adducted radical cation (R3P•+-OH2).

0505化学装置及び設備
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