広報活動

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2013年6月27日

独立行政法人理化学研究所
マギル大学

鉄を用いた安価で効率のよい水素化触媒を開発

-1分以内の高速での水素化反応を実現、従来法の数百分の1に反応時間を短縮-

鉄触媒の顕微鏡写真

開発した鉄触媒の顕微鏡写真

「レアメタル」という言葉は実は和製英語です。英語圏では「マイナーメタル」と呼ばれています。マイナー/メジャーのマイナーです。レアアースというのもあって、これはレアメタルに包含されます。2010年に中国が外交カードとしてレアアースの輸出を制限し、日本が大慌てしたことがありますね。ところが政府が指揮し産業界も必死で研究開発に取り組んだ“レアメタル代替戦略”が功を奏し、現在では中国のレメタル輸出が激減、レアメタル産業が衰退しているそうです。危機をバネにした驚異的な日本の技術革新の前に、外交カードとしての力を失ったようにも見えます。今回の研究のポイントもレアメタル利用からの脱却です。

地金の価格が1kgで100万円以上もするパラジウムというレアメタルがあります。石油化学製品の製造工程で重要な水素化反応を進める触媒材料として使われていますが、高価なことから、安くて反応効率のいい触媒材料の開発が求められていました。理研とカナダ・マギル大学の共同研究グループは、パラジウムの代替となる触媒材料として、価格が1万分の1の「鉄」に注目しました。効率のいい鉄触媒とするために、水や有機溶媒をスポンジのように吸収する小さな球状の不溶性樹脂に、ナノ粒子の鉄を付着する手法を採用しました。

開発した鉄触媒を使って水素化反応をさせたところ、従来法の数百分の1という時間の1分以内で反応が進み、石油化学製品の原料物質として広く利用されているアルカンが効率良く生成されました。また、鉄触媒はこれまで問題とされていた酸素や水による触媒活性の低下がなく、さらにエタノールやエタノール・水混合溶媒などの毒性の低いアルコールを反応溶媒として用いることで、安全性が高まる可能性も見いだしました。

今後、安定性・耐久性を高める研究を続けていきますが、マイナーメタルのパラジウムからメジャーメタルの鉄へ、水素化触媒における「メジャー」の位置付けが変わる可能性があります。

理化学研究所
環境資源科学研究センター グリーンナノ触媒研究チーム
チームリーダー 魚住 泰広 (うおずみ やすひろ)
副チームリーダー 山田 陽一 (やまだ よういち)