奨励賞(千代田化工建設賞)（学術部門）

希土類酸化物担持アンモニア合成触媒の開発とその活性点構造の解明

　

　佐藤氏は，これまでにアンモニア合成用希土類酸化物担持ルテニウム触媒の調製，触媒機能，および活性点構造に関する研究に精力的に取り組んできた。
　アンモニアは，従来からの基礎化成品としての利用だけでなく，再生可能エネルギーの利用拡大に必要となるエネルギーキャリアとしての利用においても重要となってきている。一方で，エネルギーキャリアとしてのアンモニア合成では，エネルギー供給の変動に対応するために現行法に比べて低温・低圧の条件が求められ，この条件で高い活性を示す新規触媒が必要となる。佐藤氏は，塩基性付与により窒素解離能が増進されるルテニウムを活性金属とする触媒に注目し，新しい希土類酸化物に担持することでドーパントではなく担体からの十分な塩基性付与が可能となることを見出した。担体には，これまで触媒担体として用いられることがほとんどなかった酸化プラセオジムを用い，従来の単独金属酸化物担持触媒よりも極めて高いアンモニア合成活性を得た。
　佐藤氏は，この高い触媒活性が担体による塩基性付与だけでは説明できないことを精査し，電子顕微鏡法を中心とした手法による原子スケールでの活性点構造の解析を行った。その結果，従来の金属酸化物担持ルテニウム触媒が結晶性ナノ粒子であるのに対して，酸化プラセオジム担持触媒では，ルテニウムが担体上でエッグシェル状の厚さ約0.3〜2.0 nmの低結晶性ナノレイヤーとなっていることを見出し，この構造に起因する窒素分子の多点的吸着・活性化が担体の高い塩基性と協奏して高いアンモニア合成活性をもたらすことを提案した。また，この特殊な構造が触媒調製の過程で酸化プラセオジム担体がルテニウム前駆体と特定の中間状態を形成することでもたらされることも明らかとした。
　以上のように，新規な希土類酸化物を担体とするアンモニア合成用担持ルテニウム触媒に関する佐藤氏の研究業績は，触媒設計の分野での学術的貢献および石油産業にとって重要な担持金属触媒開発への貢献が大きく期待できる。
　よって，本会表彰規程第12条1項に該当するものと認められる。

 

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