韓国の研究チームが二酸化炭素を産業用原料である一酸化炭素に変換する新たな触媒を開発した。高温でも性能が低下しにくい点が特徴である。
キム・ヒョンタク韓国化学研究院（化学研）主任研究員の研究チームは慶北大、ユニトス、忠南大の研究チームと共同で、金属を原子単位で精密に配置した「二重原子触媒」を開発したと8日明らかにした。今回の研究成果は国際学術誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に昨年11月掲載された。
二酸化炭素を一酸化炭素に変換する技術は、合成燃料や化学製品の生産の出発点となるプロセスとされる。ただし二酸化炭素は化学的に安定しており、通常は500〜600度以上の高温が必要で、この過程で触媒性能が容易に低下する問題があった。
従来はニッケルや銅といった金属ナノ粒子触媒が主に用いられてきた。しかし高温で長時間反応させると金属粒子同士が凝集する焼結現象が発生し、性能が低下しやすかった。これを補うため金属を一つずつ固定する単一原子触媒の研究も続いたが、これも高温では原子が移動したり凝集したりする限界があった。
研究チームは銅とニッケルの原子2個を一対として束ね、窒素を含む炭素構造内に固定した。この構造は二酸化炭素反応を促進しつつ、望ましくない副生成物であるメタンの生成を抑制するよう設計した。
実験の結果、新触媒は300〜600度の範囲でメタンのような不純物なしに一酸化炭素をほぼ100%選択的に生成した。温度を繰り返し上げ下げする条件でも100時間以上性能を維持した。二酸化炭素を一酸化炭素に変換する「逆水性ガス転換（RWGS）」反応には理論上の転化率の限界があるが、今回の触媒は実験条件で理論値66%に近い64%の転化率を示した。
イ・ヨングク化学研院長は「原子触媒の安定性限界の克服と量産合成の可能性を示し、韓国のカーボンニュートラル技術の競争力向上に寄与すると期待する」と述べた。
参考資料
Nature Communications(2025), DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-66608-9