少量の水でクリーンエネルギー材料を製造する新手法(New Low-Water Method Could Make Production of Clean-Energy Materials Much Greener)

2026-07-30 コンコルディア大学

コンコーディア大学の研究チームは、水使用量を大幅に削減しながらクリーンエネルギー材料を製造できる新しい合成法を開発した。対象は、二酸化炭素(CO₂)を一酸化炭素(CO)へ光触媒還元する層状複水酸化物(LDH)で、従来法では大量の水や溶媒、化学添加剤を必要とし、多くの廃棄物を生じていた。研究では、高周波振動により粉体を混合する「共鳴音響混合(Resonant Acoustic Mixing:RAM)」を利用し、ごく少量の水でNiAl、NiFe、CoAlの3種類のLDHを合成した。得られた材料はいずれも紫外線下でCO₂還元能を示し、特にNiFe-LDHが最も高い触媒性能を発揮した。また、水や試薬の添加量を調整することで結晶構造や電子状態を制御でき、光吸収特性や光触媒活性を最適化できることも明らかになった。本手法は、製造時の水使用量、廃液、化学薬品使用量を削減しながら高性能触媒を大量生産できる可能性を示しており、CO₂資源化、クリーン燃料製造、持続可能な化学プロセスの実現に貢献する環境負荷の低い材料製造技術として期待される。

<関連情報>

より環境に優しい材料生産に向けて:光触媒によるCO2還元のためのNiAl、NiFe、およびCoAl層状複水酸化物の水使用量を最小限に抑えた合成 Toward a Greener Production of Materials: Water-Minimized Synthesis of NiAl-, NiFe-, and CoAl-Layered Double Hydroxides for Photocatalytic CO2 Reduction

Camilo Perdomo, Dinh Khang Vo, Nhat Truong Nguyen
Advanced Synthesis & Catalysis  Published: 23 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/adsc.70612

少量の水でクリーンエネルギー材料を製造する新手法(New Low-Water Method Could Make Production of Clean-Energy Materials Much Greener)

Abstract

Conventional methods of synthesis of materials generate a large amount of waste owing to the extensive use of solvents and auxiliary agents. Particularly, this is relevant for the production of bulk catalysts and supports, such as layered double hydroxides (LDHs), where the development of greener technologies is desired. In this work, it is reported a water-minimized synthesis of NiAl, NiFe, and CoAl LDHs using resonant acoustic mixing is reported, allowing a homogeneous dispersion of the precursors in the final materials. The prepared solids exhibited variable crystallinity and successful incorporation of the chosen metal species into the final structure. Additionally, the electronic and optical properties of these solids were found to be strongly dependent on the conditions of the synthesis and can be tuned by the appropriate parameter selection. The application of the prepared materials on the photocatalytic reduction of CO2 was assessed, showing activity for all the samples, as well as a strong dependence between their physicochemical properties and catalytic performance. This approach offers a scalable and environmentally friendly alternative for the preparation of bulk catalytic materials.

0505化学装置及び設備
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