Ammonia synthesis over precious metal-free inorganic-organic hybrid catalysts

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05146
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27030:Catalyst and resource chemical process-related
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: Akihiro Yoshida 弘前大学, 地域戦略研究所, 准教授 (30514434)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: アンモニア合成 / 有機―無機複合材料 / 貴金属フリー触媒 / 共役系高分子材料

Outline of Final Research Achievements

Applicability of the composite of an organic-inorganic hybrid material of conjugated macromolecule-lithium hydride for an ammonia synthesis catalyst has been investigated. At the first year, it was revealed that the composite formed with poly(p-phenylene) and lithium hydride catalytically promoted the production reaction of ammonia from molecular nitrogen and hydrogen. At the second year, it was found that addition of Ti and Co made the above-mentioned composite 10-100 times more active. For improving the catalytic performance more, the preparation of the composite by using a polyphenylene conjugated microporous polymer (PP-CMP), which has an extremely large surface are (-1000 m2/g) has been attempted at the last year.

Free Research Field

触媒化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

申請者らが開発中の水素化リチウムと共役系高分子材料の複合体は、温和な条件で窒素を活性化できる活性なリチウム種を生成するため、地球人口を支える重要な物質であるアンモニアの合成における消費エネルギーを削減可能な新たな触媒として期待される。窒素の活性化は、触媒反応の中でも最も難易度の高いものとされており、これを有機-無機複合体という新たな触媒材料で実現することは学術的に高い意義を有している。さらに高活性触媒の開発が成功裏に進捗することで、現在は大型プラントでしか生産できないアンモニアを、再エネを活用した地域の分散型のプラントで生産することができ、地域活性化や食料自給率の向上につながり得る技術である。