アンモニア合成に新触媒―貴金属使わず低温・低圧反応実現も：科学技術振興機構/東京工業大学/高エネルギー加速器研究機構
(2018年1月23日発表)
科学技術振興機構(JST)、東京工業大学と高エネルギー加速器研究機構（KEK）は1月23日、化学肥料の原料となるアンモニアの合成を低温・低圧化する新技術を開発したと発表した。反応が活発になるよう高い活性を持つ触媒を、従来必須と考えられていた貴金属を使わずに実現した。今後は新触媒の活性をさらに高めるため、触媒をナノ粒子化して表面積を増やすことなどが必要としている。
アンモニアは100年あまり前にハーバー・ボッシュ法と呼ばれる合成法が開発され、大気中の窒素と水素を利用して作れるようになった。今も広く工業応用されているが、高温・高圧が必要で反応炉は大型になる。そのため、より温和な低温・低圧での合成技術が必要として、ルテニウムなどの貴金属を用いた触媒の開発が進められていた。
これに対し今回、研究グループは貴金属を必要としない触媒の開発を目指した。通常の物質とは異なるユニークな性質を持つ電子化物（エレクトライド）と呼ばれる物質に注目、触媒の開発を試みた。その結果、貴金属ではないランタンとコバルト、シリコンの金属間化合物（LaCoSi）が、アンモニア合成反応で高い触媒活性を持つことがわかった。
コバルトを含む金属間化合物を用いた触媒はこれまでにいくつか報告されているが、新触媒はこうしたコバルト系触媒の中でも最高の活性を示し、使い続けたときの触媒活性の安定性も高かった。また、アンモニア合成に必要な活性化エネルギーはルテニウム系触媒と比べても最も低く、反応条件の低温・低圧化に適していることがわかった。
研究グループは、「新しいコンセプトで物質探索することによって、窒素分子や炭酸ガスなどの不活性分子の低温での効率的活性化につながる」と期待している。
