論文賞

ギ酸の脱水素反応による水素生成のためのジアゾールを配位子に含むイリジウム触媒

　

眞中 雄一 殿1), 尾西 尚弥 殿2), 井口 昌幸 殿3), 川波 肇 殿3), 姫田 雄一郎 殿1),2)
1) ((国研)産業技術総合研究所 再生可能エネルギー研究センター)
2) ((国研)産業技術総合研究所 創エネルギー研究部門)
3) ((国研)産業技術総合研究所 化学プロセス研究部門)
（上記所属は論文発表時のものです）

　次世代のエネルギー源としての活用が見込まれる水素は，現在，非常に注目されており，種々の水素源から触媒反応による水素製造法およびプロセス化の研究が盛んに行われている。水素源としては，メタノールやアンモニアの脱水素反応による水素製造法が有名であるが，副生成物の併産という問題を抱えており，高い触媒プロセス技術が要求される。著者らは，室温で液体かつ安全性の高いギ酸を水素源とすることに着目し，水溶液中でも安定かつ高活性な脱水素反応用イリジウム錯体に関する研究開発を行ってきている。ギ酸の脱水素反応の利点として，一酸化炭素などの副生成物が併産せず，完全に水素と二酸化炭素へと転換できる点，および生成した二酸化炭素は水素と触媒反応させることで，再び原料であるギ酸へと誘導することが可能な点が挙げられる。
　本論文では，高活性かつ実用性の高い触媒開発を目的として，12種類の電子供与型配位子であるアゾールを含む二座配位子から調製したイリジウム錯体を用いて，ギ酸水溶液中での脱水素反応の検討を行っている。いずれの錯体も水素と二酸化炭素の比が1：1であることを分析により確認しており，ギ酸水溶液中で脱水素反応が完全に進行していることを確認している。また著者らは，pH依存性，ギ酸濃度依存性を実験的に確認し，発生する水素量がギ酸濃度に対し直線的に増加することを反応最適化の際に見出している。最適条件下において，ジアゾール二座配位子を有する新規イリジウム錯体は，最高でTOF値122,000/hと言う驚異的な触媒活性を示すことを明らかにし，その際，併産する一酸化炭素の発生量は1 ppm未満であることも確認している。さらに著者らは，イリジウムヒドリド中間体のNMR測定をもとに，本触媒反応の触媒サイクルを提案している。
　以上のように，本研究で得られた知見は，酸性水溶液中で完全にギ酸を水素と二酸化炭素とに脱水素していることを明示していると同時に，実用化レベルでの使用も見込まれる高い触媒活性を有する新規イリジウム錯体の開発に成功しており，本研究分野における大きな貢献と言える。
　よって，本論文は本会表彰規程第6条に該当するものと認められる。

[対象論文] J. Jpn. Petrol. Inst., 60, (1), 53 (2017).

 

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