研究関連トピックス
2026年9月30日
アンモニアメタネーション触媒の開発
1.背景、研究内容
カーボンニュートラルに向けて産業排出したCO2を再資源化するCCUの動きが世界各国で強まっています。
弊社では、 カーボンニュートラルへの貢献として、水素キャリアとして国内への大規模導入が検討されている
NH3を用いてCO2をe-メタンに変換する反応(アンモニアメタネーション) の研究を行っています。
弊社が長年耐火物を扱う中で蓄積したセラミックス合成技術を活かし、
固体触媒で重要な酸化物担体の開発によって高活性なアンモニアメタネーション触媒の創出を目指しています。
2.アンモニアメタネーション活性における担体効果の検討および反応機構の解析
固体触媒用の酸化物担体の開発のために、様々な酸化物担体のスクリーニング実験によって
アンモニアメタネーション活性に対する担体効果を検討しました。
さらに、オペランドIR分析によって反応時に生じる中間種を同定することで反応機構を解析した結果、
反応中にアンモニアの一部がCO2と反応して触媒上にCH4の中間種として機能するCN化合物が形成されることが
明らかになりました。
酸化物担体の種類によって上記のCN化合物の反応性が変化し、これがアンモニアメタネーション活性に
大きく影響を及ぼすことを突き止めました。
Y. Ueda, K. Nagaoka, K. Sato, “Methane Synthesis from CO2 and Ammonia over Supported Ni Catalyst via Isocyanate-Mediated Mechanism: Toward Carbon-Neutral Fuel Production”, JACS Au, 2025, 5, 12, 6112–6126.
3.触媒の高活性化：Mg-Al複合酸化物触媒の開発
反応機構の解析と各触媒のキャラクタリゼーションの結果、酸化物担体の塩基特性が
中間種の反応性に影響を及ぼすことが示唆されました。
そこで、塩基特性の観点から担体の開発を行い、Mg-Al複合酸化物がアンモニアメタネーションに好適な
塩基特性を有することを見出しました。
さらに、複合酸化物のMg/Al比を変更することで酸化物のモルフォロジーを最適化し、
活性サイトとなるNi-担体界面サイト数を増やすことでNi/MgOやNi/Al2O3触媒よりも
高活性な触媒の開発を達成しました。
Y. Ueda, K. Nagaoka, K. Sato, “Activation of CO2 and NH3 at interface between Ni and Mg–Al mixed oxide for CH4 synthesis”, Catal. Sci. Technol., 2026,16, 1207-121.
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