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千葉大、二酸化炭素を光の力で燃料に再生するCO2光燃料化の反応経路を解明

2021年02月05日21時46分 / 提供:マイナビニュース

千葉大学は、ニッケル光触媒を用いてCO2を燃料となるメタンへ還元できることを見出し、CO2からメタンを還元する「CO2光燃料化」の反応経路を明らかにしたと発表した。

同研究成果は同大大学院理学研究院の張宏偉 特任研究員、同 泉康雄 教授、同 小西健久 准教授、同工学研究院の糸井貴臣 教授らによるもの。詳細は、ドイツの化学会誌Angewandte Chemie International Editionに掲載された。

今回、研究チームは、銀ナノ粒子と酸化ジルコニウムから成る光触媒によってCO2を一酸化炭素まで還元できるという先行研究を基に、ニッケルナノ結晶が酸化されていない還元状態(0価の状態)のニッケル(0)と酸化ジルコニウムから成る光触媒を用いることで、CO2光燃料化の反応が進み、触媒1g当たり毎時0.98mmolの速度でメタンを生成することを確認したという。

また、還元反応の経路の解明に向け、紫外線と可視光線を照射しながらリアルタイムで光燃料化反応を追跡したところ、CO2が酸化ジルコニウム表面で炭酸水素(HCO3として吸着し、酸化ジルコニウムと紫外線の作用で炭酸水素が還元されて一酸化炭素(CO)が発生、水素とCOがニッケルの表面で熱により反応し、メタン(CH4)が発生するという経路が明らかになったとしている。

なお、研究チームでは、同研究で判明した反応過程は、 ニッケル(0)のみならず鉄(0), コバルト(0), 銅(0)も活用できる可能性など、さまざまな光触媒作用の理解に役立ち、光触媒作用の応用が進むことで、 地球上でのカーボンニュートラルのみならず、 紫外線特性を利用した成層圏でのオゾン層修復や、火星上の資源のみで燃料を得るオンサイト燃料供給など、これまでの技術では想像もしなかったような応用が期待できるとしている。

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