【高知工科大学】脱炭素社会の実現へ向け大きく前進 多元素酸化物触媒の常温常圧合成に成功

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2024年11月７日

【研究成果のポイント】

●高い活性と優れた耐久性を持つ多元素触媒は、実用化が期待されているが、触媒の作製に高温・高圧環境や特殊な装置が必要なことが課題であった。

●本研究では、常温常圧下で簡便に多元素酸化物触媒を化学合成する方法を開発。

●従来の製造コストを大幅に削減できるとともに、工業化を見据えた大量生産も可能に。

【概要説明】

世界的な脱炭素化の流れの中で、次世代エネルギーとして注目される水素を効率的に生成し、また、発電、製油、製鉄等の過程で発生する二酸化炭素やメタンガスなどの温室効果ガスを有用資源に転換あるいは無害化する上でも、高性能な触媒が求められています。多元素からなるナノ合金や酸化物触媒は、従来に比べて高い活性と優れた耐久性という触媒機能を持つため、実用化が期待されています。これまでに様々な合成法が提案されてきましたが、主に高温・高圧環境で行うハイドロサーマル法や、瞬間加熱炉を用いた複合化法が採用されてきました。このため、より安価で簡便な製造方法の開発が求められていました。

本研究では、多元素酸化物触媒を常温常圧下で化学合成する方法を開発しました。この手法は、金属塩、アルカリ溶液、酸化剤を混合するだけの非常に簡単な方法であり、容易に大量生産が可能です。高温・高圧条件や特殊装置を必要とせず、室温で簡単に化学合成が可能です。これは、12元素を含む酸化物触媒を作製し、水の電気分解における酸素発生電極としての優れた活性と高耐久性を実証することで、その有効性を確認しました。

さらに、この方法は33種類の元素に適用可能であることが判明し、多種多様な多元素酸化物の合成が可能となります。これにより、人工知能（機械学習）を活用した新規触媒の開発も期待されます。

この新しい手法は従来の製造コストを大幅に削減し、実用化に向けた大きな前進をもたらしました。これにより、多元素酸化物触媒はカーボンニュートラルの実現に貢献していくでしょう。