水素化物と光を活用したアンモニア合成の新原理を発見~可視光照射下、200℃以下でのアンモニア生成を促進~

2026-03-12 東京科学大学

東京科学大学、NIMS、山梨大学など研究チームは、ランタン水素化物(LaH₃₋₂xOₓ)金属ナノ粒子触媒い、可視照射によって低温アンモニア合成促進する原理発見した。格子水素化物イオン(H⁻)光励起により電子(e⁻)中性水素(H⁰)変換れ、電子金属表面窒素分子活性促進し、中性水素窒素水素助ける。この二重作用により反応活性エネルギー低下し、200℃以下でもアンモニア生成大幅促進た。従来高温高圧ハーバー・ボッシュ依存しないエネルギーアンモニア合成新しい触媒設計指針提示する成果ある。

水素化物と光を活用したアンモニア合成の新原理を発見~可視光照射下、200℃以下でのアンモニア生成を促進~

<関連情報>

ランタン酸水素化物担持金属ナノ粒子触媒上での光誘起アンモニア合成 Photoinduced Ammonia Synthesis over Lanthanum Oxyhydride-Supported Metal Nanoparticle Catalysts

Ryosuke Abe,Takuya Nakao,Keiga Fukui,Soshi Iimura,Kiya Ogasawara,Masato Sasase,Masayoshi Miyazaki,Hideo Hosono,and Masaaki Kitano
Journal of the American Chemical Society  Published: February 19, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c19134

Abstract

Hydride materials have a significant ability to promote ammonia synthesis over supported transition metal (TM) nanoparticles due to the unique properties of lattice H ions. Here, we report that lanthanum oxyhydride (LaH3–2xOx) facilitates ammonia synthesis on the supported TM catalyst under visible light irradiation. Ru-loaded LaH3–2xOx exhibited an order of magnitude higher ammonia synthesis rate at 180 °C with an ∼18 kJ mol–1 lower activation energy under visible light irradiation (λ = 405 nm, 1.04 W cm–2) than that under dark conditions. The enhanced catalytic performance can be explained by photoionization of H (H → H0 + e) constituting the valence band maximum (VBM) of LaH3–2xOx, in which photogenerated electrons are transferred to supported Ru, and neutral hydrogen (H0) facilitates the hydrogenation of nitrogen species. Moreover, the photoexcitation of LaH3–2xOx enables shifting of the optimum TM catalyst from Ru to Ni in the volcano-shaped relationship between ammonia synthesis activity and metal–nitrogen binding energy.

0505化学装置及び設備
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました