二酸化炭素活性化機構の学理に基づくメタノール室温合成触媒の創成

研究代表者

中村 潤児 (筑波大学 数理物質系 教授)

共同研究者

吉信 淳 (東京大学 物性研究所 教授)
森川 良忠 (大阪大学 大学院工学研究科 教授)

研究課題の概要

本研究では、二酸化炭素を室温でメタノールへ転換する新規高活性触媒を開発し高効率反応システムを構築することが目的です。そのために、放射光施設を用いた最高性能の触媒表面解析装置群と高速大規模計算を併用した学理主導の触媒設計をしています。

表面科学的手法と第一原理計算を併用したこれまでの研究によって、銅触媒上での二酸化炭素の活性化素過程が明らかになってきました。すなわち、二酸化炭素と水素からメタノール合成の中間体であるフォルメートが生成するが、そのメカニズムがEley-Rideal型であることが、分子線実験によって明らかとなりました。また、二酸化炭素が銅表面において低温で解離する証拠を得たが、その複雑なメカニズムがわかってきました。さらに、グラフェンを用いたメタノール合成触媒の研究では、グラフェンが金属微粒子の触媒活性を著しく変化させるという顕著な担体効果を観測しています。

<研究の概要図>

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