VCUの研究者らは、二酸化炭素をギ酸に熱化学的に変換する効果的な触媒を発見した。この発見は、世界が気候変動問題に取り組む中で、規模を縮小できる新たな二酸化炭素回収戦略を提供する可能性がある。大気中の二酸化炭素にとって潜在的に重要な物質となる。
「大気中の温室効果ガスの急速な増加と、それが環境に及ぼす悪影響は、今日人類が直面する主要な課題の一つであることは周知の事実です」と、筆頭著者であるバージニア・コモンウェルス大学人文学部物理学科の名誉教授、シヴ・N・カンナ博士は述べています。「CO2をギ酸（HCOOH）などの有用な化学物質に触媒変換することは、CO2の悪影響を軽減するための費用対効果の高い代替戦略です。ギ酸は毒性の低い液体で、常温で輸送や保管が容易です。また、高付加価値の化学前駆体、水素貯蔵キャリア、そして将来の化石燃料代替品としても使用できます。」
ハンナ氏とVCUの研究物理学者ターバス・セングプタ博士は、金属カルコゲニドの結合クラスターが、二酸化炭素をギ酸に熱化学的に変換する触媒として機能することを発見した。彼らの研究成果は、「金属カルコゲニドクラスターの量子状態を調整することによる二酸化炭素からギ酸への変換」と題された論文として、Nature PortfolioのCommunications Chemistry誌に掲載された。
「適切な配位子の組み合わせを用いることで、CO2からギ酸への変換反応障壁を大幅に低減し、ギ酸の生成速度を飛躍的に向上させることができることを実証しました」とハンナ氏は述べた。「つまり、今回開発した触媒を用いることで、ギ酸の合成をより容易に、あるいはより実現可能なものにできると考えています。より多くの配位子結合部位を持つ大型クラスターを使用したり、より効率的なドナー配位子を付加したりすることで、計算シミュレーションで示された以上のギ酸変換効率の向上を実現できる可能性があります。」
この研究は、適切な配位子を選択することで、クラスターを電子を供与する超供与体、あるいは電子を受け入れる受容体に変えることができることを示したハンナの以前の研究に基づいている。
「今回、金属カルコゲニドクラスターをベースとした触媒作用において、同様の効果が大きな可能性を秘めていることを示しました」とハンナ氏は述べています。「安定な結合クラスターを合成し、電子の供与または受容能力を制御できるようになったことで、触媒作用の新たな分野が開拓されます。なぜなら、ほとんどの触媒反応は、電子を供与または受容する触媒に依存しているからです。」
この分野における初期の実験科学者の一人である、コロンビア大学化学科准教授のザビエル・ロイ博士が、4月7日にバージニア・コモンウェルス大学（VCU）を訪れ、物理学科の春季シンポジウムに出席する予定です。
「彼の実験室を活用して、同様の触媒を開発・実用化する方法を検討するため、彼と協力していく予定です」とハンナ氏は述べた。「私たちは既に彼の研究グループと緊密に連携し、新しいタイプの磁性材料の合成に成功しています。今回は彼が触媒となるでしょう。」
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