2024.06.07
メタンの酸化反応を触媒する遷移金属フリーゼオライト
2次元ゼオライトに閉じ込められたアルミニウムが反応を促進
東京工業大学 科学技術創成研究院 ナノ空間触媒研究ユニットの横井俊之准教授と肖佩佩特任助教らの研究チームは、FERゼオライトの骨格から切り離され2次元チャンネルに閉じ込められたアルミニウムが、メタンをメタノールに効率的かつ安定的に変換する触媒であることを発見した。
温室効果ガスの削減と利用は、取り組むべき重要かつ差し迫った問題であり、特にメタンからメタノールへの直接変換は、その経済的・環境的な利点から大きな関心を集めている。メタンのC-H結合強度はアルカンの中で最も高く、酸化のためには貴金属や遷移金属を担持した触媒が用いられてきた。
本研究では、遷移金属を含まない FER型アルミノケイ酸塩（ゼオライト）を用いて、メタンからのメタノール生産を試みた。その結果、ゼオライトのみを触媒とする条件でもメタンの酸化反応が低温で進行することを明らかにした。反応温度や触媒量を調整することで、メタノールの選択性や反応効率が変化することも分かった。メタン酸化においては構造中のアルミニウム元素が活性点となっていることが考えられ、FER型ゼオライトの特徴的なアルミニウム分布により副反応が抑制されることも示唆された。
これは、「メタン転換反応には遷移金属や貴金属が必要不可欠である」というこれまでの常識を覆す画期的な成果であり、今後のメタン転換触媒開発の進展に大きく貢献するものと言える。
本研究成果は、東京工業大学 国際先駆研究機構 World Research Hub (WRH)、Ruhr-University BochumのHermann Gies（ハーマン・ギース）教授、東北大学の久保百司教授、尾澤伸樹特任准教授らによって行われ、4月1日付の「Journal of the American Chemical Society」に掲載された。
