由AIpatent认证专家库成员组成的研究小组（欲知详情可联络support@aipatent.com）着眼于铜微粒形成过程中的铜离子的配位结构，成功利用一种简单的新方法将铜粒子微细化，并开发了一种将二氧化碳（CO2）高效转化为甲醇的催化剂。此外，还证实了该催化剂可以通过在空气中烧结来再生。
该方法通过以铜粒子微细化的形式在几何上扩展了催化剂的反应场，今后，该研究小组将通过将该方法与对催化剂反应场进行化学修饰以改善反应场自身性能的方法相结合，开发出一种可以更高效合成甲醇的催化剂。
背景
减少二氧化碳（CO2）排放量已成为全球范围内应对气候变化的重要课题，日本政府也宣布了到2050年实现零排放社会的目标。为了实现零排放，高效回收并转换CO2并对其进行有效利用的技术至关重要。特别是近年来，由CO2高效合成甲醇的催化剂的开发正如火如荼地进行（图1）。
这是一种利用来自可再生能源的电力对水进行电解来制造氢气，并利用氢气和CO2中合成甲醇的尝试。甲醇的重要性体现在其不仅可以作为燃料和化学制品的原料，还可以作为化学能源进行储存，与易受天气和环境条件影响的可再生能源相比，供应更为稳定。
图1 利用二氧化碳和可再生能源实现零排放社会的构想
在以CO2为原料的甲醇合成中，由于反应是在铜的表面或铜和金属氧化物之间的界面上进行的，因此将铜（金属Cu）粒子配置或固定在金属氧化物表面而形成的固体催化剂来用作催化剂。通过使铜粒子微细化（10nm以下），铜表面和铜与金属氧化物之间的界面几何扩展，反应场[注1]也随之扩大，从而可以生产出具有更高甲醇合成效率的催化剂。但是，由于铜具有热不稳定特性，在反应条件下（200~300℃，10气压以上）容易凝集[注2]，因此难以形成微细的铜粒子。
到目前为止，已经投入实际使用的许多商业催化剂通过化学修饰提高了反应场的性能，但是在物理上扩大反应场的几何方法还很少见。此外，如果可以确立一种方法使使用后劣化的催化剂得到再生，则催化剂可以作为工业催化剂长期使用。因此需要一种新的催化剂设计来解决这些问题。