| 研究課題/領域番号 |
22K14538
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2023)
北海道大学 (2022) |
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研究代表者 |
峯 真也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (00913865)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 二酸化炭素 / 固体触媒 / in situ/operando分光 / 第一原理計算 / 機械学習 / CO2還元反応 / 多元素触媒 / in situ/operadno分光 / CO2還元 / 低温メタノール合成 / Operando分光 / DFT計算 / CO2資源化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脱石油資源、地球温暖化の進行抑制の観点から、二酸化炭素(CO2)を資源化する触媒プロセスの確立が求められているが、CO2は高酸化状態にあるため、その実現には酸化とは逆の還元反応の触媒技術が必要である。本研究では、CO2とH2との一段階反応によりメタノールを始めとする高付加価値な化学品合成を可能にする固体触媒を開発する。
研究開発には、反応中の触媒表面を「その場」観察する最先端の分光法や、理論計算、機械学習等最新のアプローチも積極的に取り入れていく。開発した新規触媒から、その高性能要因を抽出し一般化することで、さらなる高活性触媒開発の礎とする。触媒開発の新たな方法論を提案、実証することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
カーボンニュートラル社会を実現するためには、CO2を再生可能エネルギー由来のH2で還元し、有用な化成品へと変換する触媒プロセスを確立する必要がある。本研究では、低温下でCO2を水素化し、COやメタノールを選択的に合成する固体触媒プロセスを開発し、その反応メカニズムを各種分光法により明らかにした。得られた成果を査読付き国際誌にオープンアクセス論文として掲載した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
触媒反応を「その場」で観察する技術であるin situ/operando分光法を駆使することで、開発した触媒の作用メカニズムを明らかにすることができた。本研究により得られた成果は、CO2を水素化することで有用な化成品を製造する触媒プロセスを開発するための学理の構築に貢献するものである。
また、固体触媒の設計理論は体系化されていない部分が多く、触媒探索の方法論は「絨毯爆撃的なスクリーニング」から脱却できていない。本研究の遂行にあたって蓄積されたデータを元に、次に検討する価値のある有望触媒を提案する機械学習モデルを構築した。今後は実験と機械学習の協働により、開発が加速化されることが期待できる。
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