新たな窒素固定反応の開発

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K05592
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 日隈 聡士 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (70714012)
• 研究分担者: 武市 泰男 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (40636461) ; 岩佐 豪 北海道大学, 理学研究院, 助教 (80596685)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 窒素 / 触媒 / 反応 / 固定

研究成果の概要

化学製品製造において触媒は不可欠であり、固体触媒を用いる不均一系反応は化成品の連続生産と触媒の回収・再利用が可能であるため『低環境負荷』である。しかし、固体触媒の反応は分子触媒を用いる均一系反応に比べ、安定(不活性)で表面エネルギーが低い。本研究では、固体材料の表面エネルギーを極限まで高めた触媒を用いて、『窒素(N2)から有価物(有機アミン、アミノ酸等)の製造』に挑戦した。本研究によってN2から有価物を製造できれば、『夢の窒素循環技術』になった。さらに『低環境負荷』で製造可能にし、人類の健康と福祉を推進する『持続可能な開発目標(SDGs)』に貢献する技術になった。

自由記述の分野

触媒化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、固体触媒により『低環境負荷』でN2を活性化して有価物を製造する『新たなN2循環技術を開発』することを目的とする。これまで分子触媒については、N2活性化の報告例は多いが、いずれも『NH3合成』を目的としている[Eur. J. Inorg. Chem., 1337, 2018.等]。一方、固体触媒については、Feや担持Ru触媒によるN2からのNH3合成の研究報告例がある[Nat. Chem. 4, 934, 2012等]。しかし、特殊反応場を活用した『N2活性化』と『有価物合成』の報告例は世界にないため、本研究は独自性・創造性を有する。