光触媒により用途に応じた炭化水素をCO2から自在に生成できることを確認：研究開発の最前線

千葉大学は、コバルト−酸化ジルコニウム光触媒への紫外可視光の照射により、二酸化炭素から飽和炭化水素（パラフィン）を、一酸化炭素からは不飽和炭化水素（オレフィン）をそれぞれ生成できることを確認した。

[MONOist]

　千葉大学は2024年10月7日、コバルト（Co）−酸化ジルコニウム（ZrO₂）光触媒へ紫外可視光を照射し、CO₂から飽和炭化水素（パラフィン）を、一酸化炭素（CO）から不飽和炭化水素（オレフィン）を生成できることを確認したと発表した。

CO2からC1〜3炭化水素およびC1，2アルコール類への自在な持続可能光変換 出所：千葉大学

　研究では、通常のCO₂の炭素原子を質量の異なる¹³Cに置き換える同位体標識を行った¹³CO₂を反応物として用いて、Co-ZrO₂光触媒によるCO₂光還元反応試験を実施した。その結果、¹³C-エタン（¹³C₂H₆）と¹³C-プロパン（¹³C₃H₈）を生成できた。同様に¹³COを用いた光照射と真空処理、¹³CO暴露を繰り返す実験では、¹³C-エチレン（¹³C₂H₄）と¹³C-プロピレン（¹³C₃H₆）を主生成物として得られた。

13CO2（0.023気圧）およびH2（0.21気圧）雰囲気下、550℃で還元したCo（7.5質量％）−ZrO2（0.020グラム）光触媒に光照射したときの13CH4、12CH4、13CO、13C2H6、13C3H8生成の経時変化。 出所：千葉大学

700℃で還元したCo（7.5質量％）−ZrO2（0.020グラム）光触媒に13CO（0.023気圧）およびH2（0.023気圧）雰囲気下で光照射（黄色の区間）後、真空処理および13CO（0.023気圧）暴露するサイクルを4回繰り返しつつ光照射したときの13CH4、13C2H4、13C3H6生成の経時変化 出所：千葉大学

　COはAg-ZrO₂光触媒により、CO₂から容易に選択還元できる。そのため、用途に応じた炭化水素をCO₂から自在に生成できると考えられる。

　CO₂の光還元による燃料や化学原料の生産を社会実装するには、生成物の高付加価値化が重要だ。研究グループはCO₂からのメタノールやエタノール、酢酸の光選択合成も視野に入れ、水中での合成の研究を進めている。

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