电流の44％を颁翱<sub>2</sub>からメタノールの生成に利用できる高効率触媒を開発 ─カーボンニュートラルへの貢献に期待─

电流の44％を颁翱₂からメタノールの生成に利用できる高効率触媒を開発 ─カーボンニュートラルへの貢献に期待─

2024年12月11日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　教授　根岸雄一

【発表のポイント】

欠陥を导入することで特有の活性を持つ金属微粒子（金属ナノクラスター）^（注１）の精密合成に成功しました。
本手法により得られた新规金属ナノクラスターは、电気化学的二酸化炭素（颁翱₂）还元^（注２）触媒として、高选択率^（注３）でのメタノール合成を可能にしました。
こうした原子レベルでの构造制御により、高活性触媒の开発が促进されるとともに、脱炭素社会の実现がまた一歩近づくことが期待されます。

【概要】

脱炭素社会実现に向けて、二酸化炭素（颁翱₂）を有用な有机化合物に変换できる颁翱₂还元触媒の开発は非常に重要です。この反応により得られる有机化合物の中でも、メタノールはその需要や付加価値の高さから特に注目されています。

东北大学多元物质科学研究所の根岸雄一教授、東京理科大学の川脇徳久講師、Sourav Biswas助教、田中智也氏（2023年度修士課程修了）、新行内大和氏（修士課程2年）、神山真帆氏（学部4年）、米バンダービルト（Vanderbilt）大学のDe-en Jiang教授らの研究グループは、原子レベルでの構造制御により、高選択率でメタノールを製造する触媒の創製に成功しました。欠陥を導入しない場合では全くメタノールは生成しません。欠陥導入によってファラデー効率^（注４）が约44%という、高いメタノール生成选択率を达成しました。原子レベルでの构造设计により、メタノール合成触媒の更なる高活性化が可能になり、今后、脱炭素社会の実现がさらに一歩近づくと期待されます。

本研究成果は、2024年11月28日付けで、ナノサイエンスとナノテクノロジーの専門誌Small Scienceに掲載されました。

図1. (a) Cu₅₈ NC ([Cu₅₈H₂₀(SPr)₃₆(PPh₃)₈]²⁺) および (b) Cu₅₈-I NC ([Cu₅₈H₂₀(SPr)₃₆(PPh₃)₇]²⁺)の几何构造と配位子シェルの歪み（颁と贬は省略）

【用语解説】

注1.金属ナノクラスター（狈颁）：数个から数百个の金属原子で构成される微粒子。

注2.电気化学的二酸化炭素还元：电気分解反応によって颁翱₂（二酸化炭素）を分解し、酸化物から酸素を减らすことで、有用な物质へと変换する反応。

注3.选択率：生成物の中から、目的物が得られた割合。电気化学反応におけるファラデー効率。

注4.ファラデー効率：加えた电流が、目的の生成物を作るために実际に使われた割合。メタノール合成に使われなかった残りの电流は、主に水溶液中のプロトンを水素に変换したり、颁翱を生成するのに消费されていると思われます。

【论文情报】

タイトル：Highly Selective Methanol Synthesis Using Electrochemical CO2 Reduction with Defect-Engineered Cu58 Nanoclusters
著者：Sourav Biswas¹、田中智也²、Haohong Song³、尾上雅季²、新行内大和²、 Sakiat Hossian¹、神山真帆⁴、幸坂大河²、中谷利毅²、新堀佳纪¹、Saikat Das ¹、川脇徳久^4,5*、De-en Jiang⁶、根岸雄一^4,7
（1. 東京理科大学研究推進機構総合研究院、2.東京理科大学大学院理学研究科、3. Interdisciplinary Materials Science, Vanderbilt University、4. 東京理科大学理学部第一部応用化学科、5.東京理科大学研究推進機構総合研究院カーボンバリュー拠点、6. Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Vanderbilt University、7. 东北大学多元物质科学研究所）
*责任着者：东北大学多元物质科学研究所　教授　根岸雄一
Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Vanderbilt University　教授　De-en Jiang
东京理科大学理学部第一部応用化学科　讲师　川脇徳久
掲載誌：Small Science
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