奨励賞（JXエネルギー賞）

バイオマス由来フラン化合物の水素化用複合金属触媒に関する研究

　

　中川氏は，バイオマスから高付加価値の化学物質合成を目指した研究に携わり，糖類から合成されるフルフラールや5-ヒドロキシメチルフルフラール（HMF）などのフラン系化合物の完全水素化，および水素化分解によるジオール合成を高活性，高収率で達成する触媒の開発において優れた業績を挙げた。
　これまで，水溶媒中でのフラン系化合物の完全水素化に関する研究では，市販のラネーNi触媒や貴金属触媒を適用したものが主流であった。しかし，反応中に触媒成分のNiが溶出するとともに，溶出Niが触媒失活を引き起こすことが問題視されていた。これに対し，中川氏は，市販ラネーNi触媒よりも一桁以上高活性なNi-Pd/SiO₂触媒を開発するとともに，水素化活性がNi-Pd合金相の形成と合金組成に依存することを明らかにした。さらに，Niを含まない水素化触媒の開発に取り組み，Pd-Ir合金触媒（Pd-Ir/SiO₂触媒）がHMFの完全水素化に高活性であることを見出し，触媒成分の溶出や触媒失活等のNi系触媒の問題を解決することに成功した。また，上記の触媒に対し，生成物選択性の差異を，基質のアルデヒド基とフラン環の活性点への吸着性に基づく反応機構により説明した。中川氏による，これら一連の研究成果が端緒となり，水溶媒中でのフラン系化合物の完全水素化に関する様々な研究開発が世界各国で行われることとなった。
　中川氏は，フラン系化合物の完全水素化に加えて水素化分解によるジオール合成までをone potで進行させ得る触媒の開発に取り組み，Pd-Ir-ReO_x/SiO₂触媒とRh-Ir-ReO_x/SiO₂触媒を相次いで開発した。特に，後者のRh-Ir-ReO_x/SiO₂触媒は，フルフラールからの1,5-ペンタンジオール合成において，70 %以上の高収率を達成した。さらに，高収率を得るための反応操作として，低温で完全水素化反応を進行させた後，昇温して水素化分解反応を進行させる2段階反応操作が，1,5-ペンタンジオールのone pot合成に有効であることを明らかにした。また，EXAFS等で触媒のキャラクタリゼーションを行い，触媒成分であるPd，Ir，RhとReO_xのSiO₂担体上での分散状態と各触媒成分の金属間結合状態を明らかにした。
　以上の業績は，中川氏の卓越した触媒設計技術と独創的思考により成し得たもので，今後のバイオマスの有効利用，特にバイオマス由来の化成品合成の研究に大きく貢献するものである。よって，本会表彰規程第12条に該当するものと認められる。

 

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