CO2の資源化触媒をAIで探索して従来性能を上回る材料を開発：研究開発の最前線

東北大学は、AIによる大規模データ解析により、CO2からCOへの電気化学的変換を触媒する最適な顔料色素を選定した。同色素を使用した多層構造の炭素系材料は、従来の金属錯体触媒を上回る性能を示した。

[MONOist]

　東北大学は2025年9月1日、最適なCO₂（二酸化炭素）の資源化触媒を発見する目的で、AI（人工知能）による大規模データ解析を行い、220種類の候補物質の中から青色顔料のコバルトフタロシアニン（CoPc）が最適であることを導き出したと発表した。

　今回の研究は、東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR） 特任教授のLiu Tengyi氏、教授の藪浩氏（主任研究者、同研究所水素科学 GX オープンイノベーションセンター副センター長）、特任助教のDi Zhang 特任助教、教授のHao Li氏（主任研究者）、東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センター（SRIS） 教授の野新平氏、准教授の吉田純也氏、北海道大学電子科学研究所 教授の松尾保孝氏、東北大学発のスタートアップ企業であるAZUL Energyらのグループが行った。

CoPcの多層構造を持つ触媒と従来の錯体分子触媒との研究比較［クリックで拡大］ 出所：東北大学

CoPcの多層構造を形成した触媒の模式図と触媒表面の電子顕微鏡像［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　今回の研究では、AIを活用した大規模データ解析により、CO₂からCO（一酸化炭素）への電気化学的変換を触媒する候補物質を探索。220種類の中から、青色顔料のCoPcを選定した。

　炭素粒子表面で多層構造を形成したCoPc結晶の触媒は、−595mA/cm²の高い電流密度と6537A/gの優れた質量活性を達成し、90％以上のCO反応選択性を100時間以上維持した。CO変換の最大電流密度と触媒回転頻度、安定性、質量活性、変換効率の各観点で、従来の金属錯体触媒を上回った。

CO2からCOへの変換効率と耐久性［クリックで拡大］ 出所：東北大学

CO変換の最大電流密度（|J| CO）と触媒回転頻度（TOF）、安定性、質量活性、変換効率（FE）の観点における従来の金属錯体触媒との比較［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　今回の技術は、安価な顔料触媒を使用して低コストに合成燃料の中間体であるCOを高効率に合成できるプロセス開発につながる。次世代のCO₂有効活用技術として期待できる。

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