廃プラスチックを多元素触媒により価値ある化学品へ-新たなアップサイクルと省エネルギーな水素生成の実現に期待

2026-03-12 高知工科大学

高知工科大学と東京科学大学の研究チームは、廃プラスチック(PET)由来のエチレングリコールを高付加価値化学品へ変換する新しい多元素触媒を開発した。多元素酸化物(HEO)に硫黄を導入した多元素酸硫化物(HEOS)触媒を用いることで、エチレングリコールの電気化学酸化反応において高い活性と選択性を示し、有用化学原料であるギ酸を効率的に生成することに成功した。さらに、この反応を水電解の酸素発生反応の代替として利用することで、低電圧で水素生成が可能となり、エネルギー消費を大幅に削減できることが示された。本技術は廃プラスチックのアップサイクルと低エネルギー水素製造を同時に実現する触媒技術として期待される。

廃プラスチックを多元素触媒により価値ある化学品へ-新たなアップサイクルと省エネルギーな水素生成の実現に期待
図1 廃プラスチックから高付加価値化学材料への転換を可能とする新規触媒(HEOS)

<関連情報>

硫黄安定化多元素酸硫化物によるエチレングリコール電気酸化のC-C結合開裂促進とプラスチックの持続可能なギ酸化 Sulfur-Stabilized High Entropy Oxysulfides Enable Efficient CC Bond Cleavage in Ethylene Glycol Electrooxidation for Sustainable Plastic Upcycling to Formate

Saikat Bolar, Akitaka Ito, Chunyu Yuan, Meiyi Wang, Akira Yamaguchi, Masahiro Miyauchi, Takeshi Fujita
ChemSusChem  Published: 03 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/cssc.202502529

Abstract

The conversion of plastic waste into value-added chemicals coupled with energy-efficient H2 production is a sustainable strategy for addressing environmental and energy challenges, for example, the selective electrooxidation of polyethylene terephthalate (PET)-derived ethylene glycol (EG) to C1 products via CC bond cleavage is important for advancing PET electro-reforming. Herein, a high-entropy transition metal oxysulfide is synthesized through the one-step room-temperature incorporation of S into a high-entropy transition metal oxide and evaluated as a catalyst for EG electrooxidation under alkaline conditions. Covalently bound S stabilizes O vacancies and high-valence transition metal states through defect-induced charge redistribution, enhancing lattice stability and promoting the establishment of an advantageous electronic structure. The developed catalyst is highly active, selective, and durable, achieving efficient CC bond cleavage and formic acid production with a faradaic efficiency of 84.6%. S incorporation enhances both lattice-oxygen and adsorbed-oxygen mechanism pathways for CC bond cleavage and accelerates hydrogen atom transfer, thereby enabling concerted formate formation. Replacing the anodic O2 evolution reaction with EG electrooxidation markedly reduces the required cell voltage, highlighting the high–entropy oxysulfide’s promise as an electrocatalyst for plastic upcycling and energy–efficient green H2 generation.

0505化学装置及び設備
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