用于碳循环利用的基础催化技术
要点
摘要
日本国立研究开发法人产业技术综合研究所（以下简称“产综研”）的研究人员开发出一种新设计的双核络合物催化剂，其能在低温低压的温和条件下通过二氧化碳的氢化合成高选择性的甲醇。
此次开发的双核络合物催化剂是含有2个铱的铱催化剂，利用该催化剂，即使在30℃下也能使二氧化碳发生氢化反应，从而合成选择性甲醇。为了避免甲醇合成的不利因素，研究人员以此前产综研开发二氧化碳氢化催化剂的成果为基础进行催化剂设计和反应场所的选择，与现有的固体催化剂相比，能够在极其温和的条件下将二氧化碳转化为甲醇。根据从这些成果中获得的经验，有望为用于在低温下由二氧化碳氢化合成甲醇的催化剂开发做出贡献。
利用双核铱催化剂由二氧化碳和氢气合成甲醇
背景
日本政府提出在2050年前实现温室气体净零排放的目标。为了实现这一目标，将二氧化碳转化为有用化学品的碳循环利用技术的开发成为一项紧迫的课题。甲醇作为化学品原料和替代燃料，全球年产量约为1亿吨，是可以由二氧化碳转化成的关键物质（根据2019年6月经济产业省的碳循环利用技术路线图），因此关于该转换过程的相关催化剂的研发正在积极展开。但是，现有的铜基固体催化剂需要200℃以上的反应温度，在该反应温度下，由于二氧化碳和甲醇之间的平衡制约导致转化率很低，而且还存在一氧化碳和甲烷等副产物的问题。因此，为了提高转化率和选择性，由二氧化碳生成甲醇的反应低温化成为一项技术课题。
此外，到目前为止，虽然已开发出一种以在低温反应条件下合成甲醇为目标的固体催化剂，但是难以阐明详细的活性点结构和反应机制，因此没有进行理论上的催化剂设计和精密的催化剂合成。另一方面，虽然有报告指出，基于精密的催化剂设计可以合成的络合物催化剂在相对较低的温度条件下（150-80℃）能合成甲醇，但由于该反应是催化剂溶解在液相中的均相反应，因此生成物和催化剂的分离成为实用化的障碍。