奨励賞（三菱ガス化学賞）

天然ガス・バイオマスからの水素・低級オレフィン生成のための低温触媒反応場の研究

　

　小河氏は，これまで高温を必要とした化学反応プロセスに対して，新しい反応場の創出とそれに適した触媒開発を行い，エネルギーおよび化学分野における重要な複数の反応事例において，低温域での反応を進行させることに成功した。
　小河氏は，担持卑金属触媒に微弱な電場を印加することで，バイオマス由来の炭化水素の低温活性化および水素生成反応の促進が可能であることを見出した。さらに，分析手法を工夫し，電場中でのオペランド分光（ラマン，赤外，放射光）手法を確立するとともに，計算化学を取り入れることで，新規反応場における反応機構や触媒の作用機構を考察し，熱反応とは異なる特異性を明らかにした。
　従来，数百℃以上の高温を必要とする各種炭化水素の水蒸気改質反応やメタンの酸化カップリング反応（OCM）において，小河氏は電場を印加することで150 ℃という低温で進行することを実証した。また，オペランド分光分析を駆使し，電場印加が，たとえば，エタノール水蒸気改質においてはアセテート種の生成と吸着OH_x種の活性化に寄与することで，律速段階であるアセトアルデヒドの改質を促進することを明らかにした。 OCMにおいては触媒格子酸素の活性化に寄与していることなど，低温においても酸化還元型機構で各反応を進行させることも明らかにしている。
　さらに小河氏は，電場とは異なる新たな反応場の利用として，水熱反応下とPt担持ゼオライト触媒の相乗効果を活かして，外部からの水素や高価な犠牲剤を添加することなく，170 ℃といった低温でセルロースからのC3，C4オレフィン合成に成功した。水熱反応場の利用は，バイオマスからの基礎化学品製造，ならびに環境負荷の少ない次世代プロセスとして期待される。
　以上の業績は，再生可能資源利活用の促進および反応温度の低温化がもたらす省エネ化により，将来のエネルギーおよび化学分野からの温室効果ガス排出量削減への寄与が期待されるものである。また，再生可能電力を利用した新しい反応場の応用，およびそれによる新たな環境調和型プロセスの構築が期待される。
　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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