【本学研究者情報】

〇多元物質科学研究所　教授　根岸雄一
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 欠陥を導入することで特有の活性を持つ金属微粒子（金属ナノクラスター）^（注１）の精密合成に成功しました。
• 本手法により得られた新規金属ナノクラスターは、電気化学的二酸化炭素（CO₂）還元^（注２）触媒として、高選択率^（注３）でのメタノール合成を可能にしました。
• こうした原子レベルでの構造制御により、高活性触媒の開発が促進されるとともに、脱炭素社会の実現がまた一歩近づくことが期待されます。

【概要】

脱炭素社会実現に向けて、二酸化炭素（CO₂）を有用な有機化合物に変換できるCO₂還元触媒の開発は非常に重要です。この反応により得られる有機化合物の中でも、メタノールはその需要や付加価値の高さから特に注目されています。

東北大学多元物質科学研究所の根岸雄一 教授、東京理科大学の川脇徳久 講師、Sourav Biswas助教、田中智也 氏（2023年度修士課程修了）、新行内大和 氏（修士課程2年）、神山真帆 氏（学部4年）、米バンダービルト（Vanderbilt）大学のDe-en Jiang教授らの研究グループは、原子レベルでの構造制御により、高選択率でメタノールを製造する触媒の創製に成功しました。欠陥を導入しない場合では全くメタノールは生成しません。欠陥導入によってファラデー効率^（注４）が約44%という、高いメタノール生成選択率を達成しました。原子レベルでの構造設計により、メタノール合成触媒の更なる高活性化が可能になり、今後、脱炭素社会の実現がさらに一歩近づくと期待されます。

本研究成果は、2024年11月28日付けで、ナノサイエンスとナノテクノロジーの専門誌Small Scienceに掲載されました。

【用語解説】

注1.金属ナノクラスター（NC）：数個から数百個の金属原子で構成される微粒子。

注2.電気化学的二酸化炭素還元：電気分解反応によってCO₂（二酸化炭素）を分解し、酸化物から酸素を減らすことで、有用な物質へと変換する反応。

注3.選択率：生成物の中から、目的物が得られた割合。電気化学反応におけるファラデー効率。

注4.ファラデー効率：加えた電流が、目的の生成物を作るために実際に使われた割合。メタノール合成に使われなかった残りの電流は、主に水溶液中のプロトンを水素に変換したり、COを生成するのに消費されていると思われます。

【論文情報】

タイトル：Highly Selective Methanol Synthesis Using Electrochemical CO2 Reduction with Defect-Engineered Cu58 Nanoclusters
著者：Sourav Biswas¹、田中智也²、Haohong Song³、尾上雅季²、新行内大和²、 Sakiat Hossian¹、神山真帆⁴、幸坂大河²、中谷利毅²、新堀佳紀¹、Saikat Das ¹、川脇徳久^4,5*、De-en Jiang⁶、根岸雄一^4,7
（1. 東京理科大学研究推進機構総合研究院、2.東京理科大学大学院理学研究科、3. Interdisciplinary Materials Science, Vanderbilt University、4. 東京理科大学理学部第一部応用化学科、5.東京理科大学研究推進機構総合研究院カーボンバリュー拠点、6. Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Vanderbilt University、7. 東北大学多元物質科学研究所）
*責任著者：東北大学多元物質科学研究所　教授　根岸雄一
Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Vanderbilt University　教授　De-en Jiang
東京理科大学理学部第一部応用化学科　講師　川脇徳久
掲載誌：Small Science
DOI：10.1002/smsc.202400465

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学多元物質科学研究所
教授　根岸 雄一
Email: yuichi.negishi.a8*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
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