低濃度二酸化炭素だけを還元して資源化する新触媒を発見 - 東工大

東京工業大学は、二酸化炭素(CO₂)を捕集する機能を持つレニウム(Re)の錯体が、低濃度のCO₂を還元できる電気化学触媒として機能することを発見したと発表した。

同成果は、同大学理学院化学系の熊谷啓 特任助教、西川哲矢 大学院生(当時)、石谷治 教授らの研究グループによるもの。詳細は、英国王立化学会誌「Chemical Science」に掲載された。

昨今、化石資源を燃焼させる際に排出されるCO₂を電気エネルギーで還元する反応について、国内外で精力的に研究が行われている。研究で用いられるのは純粋なCO₂であることが多いのに対し、実際に火力発電所や工場などの排ガスに含まれるCO₂は数%から十数%であることから、効率よくCO₂だけを還元できる方法が求められていた。

同研究グループでは、ある種のレニウム錯体が、高いCO₂捕集機能とCO₂を電気化学的に還元する触媒機能を合わせ持っていることを見出したという。捕集されたCO₂は炭酸エステルとして錯体に固定化され、この錯体を電気化学触媒とすることで、低濃度CO₂でもそのままCOに還元できることが確認された。

• レニウム錯体によるCO₂の捕集反応(出所:東京工業大学Webサイト)

結果として、1%しかCO₂を含まないガスでも高効率でCOへ還元できたとのことだ。COは化学原料として有用で、水素と反応させることで人造石油を合成することができることから、排ガスが直接資源化できる可能性があるという。

• レニウム錯体がCO₂を捕集し、高効率な電気化学反応でCOへ還元するメカニズム(出所:東京工業大学Webサイト)

同成果により、排ガスに含まれる低濃度のCO₂が、太陽光など再生可能エネルギーから変換した電気エネルギーによって直接資源化できる可能性がでてきたという。実現すれば、大量のエネルギーを必要とする濃縮過程を経なくてよくなることになり、地球温暖化抑制にも貢献する技術であるといえる。

研究グループでは今後、この新触媒のCO₂捕集能のさらなる向上や、卑金属錯体の利用も視野に入れた上で、実用的な技術へと展開させていきたいとしている