触媒前駆体構造に着目したCO₂水素化反応によるメタノール合成用Cu系触媒の開発

抄録

CO₂水素化反応によるメタノール合成反応の代表的な触媒の一つにCu系触媒があるが，十分に性能が示されていないのが現状である。そこで本総説では，Cu系触媒の新たな開発指針を紹介する。それは，触媒前駆体中のCu配位構造に着目することで，触媒中の活性点構造を制御するものである。この指針を採用するためには，まず特異なCuクラスターを有するCuドープ金属酸化物を調製することが必須である。このCuドープにより，以下の三つのことが可能となる:（1）金属酸化物担体の結晶構造制御，（2）水素還元によるCuナノ粒子形成，（3）劣化触媒の再生。この指針に基づいて，著者らの研究グループは，CO₂水素化反応によるメタノール合成反応に特化したCu/a-ZrO₂（a-＝非晶質）とCu/MgAl₂O₄を開発するに至った。結晶構造制御およびCuナノ粒子形成は触媒活性を，再生能は耐久性を改善することにつながった。触媒前駆体中の活性金属種の配位構造に着目することで，触媒開発のみならず，活性金属種の特異な構造や挙動の発見につながると考える。