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学部生に伝える研究最前線　二つの触媒が共同作業 水素社会にも貢献 二つの触媒が共同作業  水素社会にも貢献   宮村 浩之（化学専攻 助教） 小林 修（化学専攻 教授）     近年，SDGsに向けた取り組みや地政学リスクなども相まって，化石燃料依存からの脱却と炭素循環型社会の構築に向けた動きが世界的に加速し，水素をエネルギー源として用いる水素社会の実現にも注目が集まっている。水素は空気中の酸素と反応させることでエネルギーを取り出すことができ，副生成物として水のみを生じるため，二酸化炭素を大量に放出する石炭や石油，天然ガスと比べてクリーンなエネルギーである。しかし，水素を大量に供給することのできるエネルギー生産地は，消費地である日本から遠く離れている場合が多く，その輸送が課題となる。また，水素は気体であるため，そのままの形で輸送するのは効率が悪い。冷却して液体とすることで体積を大幅に減ずることができるが，冷却のために多量のエネルギーが必要であり，その貯蔵や輸送のために専用のタンカーや貯蔵施設を新たに建造する必要があるといった課題がある。そのような中，ベンゼンやトルエンといった芳香族化合物と水素を化学反応させ有機ハイドライドとし，これをいわば「水素貯蔵庫」として輸送する有機ハイドライド法が注目を集めている。環状の不飽和化合物であるベンゼンやトルエンは，三分子の水素と触媒存在下反応することで，常温常圧で液体の有機ハイドライドであるシクロヘキサンやメチルシクロヘキサンへ変換される。すなわち，一分子の芳香族化合物に三分子の水素が貯蔵可能となる。また，これらの有機ハイドライドはガソリンの成分でもあるため，既存のタンカーや貯蔵施設といったインフラストラクチャーを活用できる利点も有している。 このように，触媒を用いる芳香族化合物の水素化反応は，有機ハイドライド法を用いた水素貯蔵，輸送への応用が可能で，水素社会実現において重要な反応であるとともに，医薬品などの高付加価値化成品合成にも有用な反応である。しかし，かさ高い置換基や電子豊富な置換基を複数有する芳香族化合物の水素化は困難で，高温高圧といった過酷な反応条件を必要とし，その効率的な合成法の開拓が課題であった。   図：Rh-Ptナノ粒子触媒とLewis酸触媒からなる協調触媒系を用いる芳香族化合物の水素化反応 今回われわれは，複数の触媒が相乗的に遷移状態の活性化エネルギーを低減化できる協調触媒系に着目した。不均一系触媒であるロジウム-白金ナノ粒子と，ルイス酸であるスカンジウム触媒の協調効果により，前述した水素化が困難であった芳香族化合物が，1気圧水素，低温（50 ºC以下）で円滑に水素化されることを見出した。 今後は，本触媒系をより実用化に近い連続フロープロセスに展開することで，医薬品などの化成品合成において，省資源化，省エネルギー化を実現でき，SDGs達成への貢献が期待される。また，今回の触媒反応開発の成功によって，水素化が困難であったさまざまな芳香族化合物を，水素輸送のための新しい水素キャリアとして開発することへの道を開くことができた。 本研究成果はH. Miyamura and S. Kobayashi., Angewandte Chemie and Angewandte Chemie International Edition e202201203（2022）に掲載された。     （2022年4月15日プレスリリース）   理学部ニュース2022年7月号掲載   学部生に伝える研究最前線>   ※2022年8月26日執筆者追加修正   News Press Releases 2024年 2023年 2022年 2021年 News 受賞・表彰 2024年 2023年 2022年 2021年 総長賞・学修奨励賞・研究奨励賞 受賞者一覧 お知らせ Features 理学部ニュース トピックス 2024年 2023年 2022年 2021年 理学エッセイ 理学のタマゴ 理学のススメ 未来へのとびら 理学の研究者図鑑 理学の謎 １+１から∞の理学 学部生に伝える研究最前線 理学の本棚 学生支援室よりみなさんへ・男女共同参画委員会よりみなさんへ 温故知新 英語で伝える科学 理学部見聞録 リガクル YouTubeチャンネル Events 理学部公開講演会 オープンキャンパス 高校生講座 女子中高生イベント 東京大学理学部ホームカミングデイ サイエンスカフェ 臨海実験所 植物園本園・分園 木曽観測所 過去に開催したイベント イベント通知メールの登録 サイエンスギャラリー イメージバンク 全て 建物 人 歴史 設備 教育 研究 物理学専攻 天文学専攻 地球惑星科学専攻 化学専攻 生物化学専攻 生物科学専攻 臨海実験所 植物園 地殻化学実験施設 天文学教育研究センター 数理科学研究科 学務からのお知らせ News Press Releases News 受賞・表彰 お知らせ Features 理学部ニュース リガクル YouTube Events サイエンスギャラリー イメージバンク 理学系について 研究科長からのご挨拶 憲章 組織 機構図・役職 窓口一覧(学内限定) 研究者 共有施設 理学図書館 小柴ホール・共通講義室 歴史 ロゴ 理学部概要・パンフレット 会議資料 教授会議事録 会議資料サイト(学内限定) 研究 最新の研究成果 専攻紹介 附属施設紹介 素粒子物理国際研究センター 研究倫理 入学案内 学部 アドミッションポリシー 学士入学 GSC 学部研究生 学部聴講生 奨学金 大学院 --> 大学院 アドミッションポリシー 修士課程 博士課程 GSGC 外国人特別選考 外国人研究生 大学院研究生 特別聴講学生 奨学金 教育 学部教育 お知らせ 学科紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 科目ナンバリング 授業評価アンケート 大学院教育 お知らせ 専攻紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 産学連携プラットフォーム 科目ナンバリング 国際 ダブルディグリープログラム 受入れプログラム 学生の声 UTRIP GSC GSGC その他プログラム 派遣プログラム 学生の声 SVAP UGRASP GRASP その他プログラム 支援 奨学金・経済的支援 就職情報・キャリア支援 キャンパスライフ 保健センター 学生支援室 育児支援室・休養室 ハラスメント相談体制 ダイバーシティ＆インクルージョン 男女共同参画室 バリアフリー支援室 国際支援 留学生 外国人研究者・教員 在学生向け留学情報 研究者の海外派遣情報 グローバル化支援(学内) ETHZとの戦略的パートナーシップ(SPUR) 研究科支援 研究支援総括室 情報システムチーム 技術部 広報室 環境と安全 環境安全管理室 放射線管理室 研究資金 卒業生・修了生 同窓会 各種証明書交付申請のご案内 寄付のご案内 基金紹介 寄付金の活用事例 寄付者からのコメント 社会貢献 --> 社会貢献 公募 アクセス お問い合わせ 撮影・取材について ポリシー サイトマップ facebook twitter YouTube instagram spotify © 2024 東京大学 大学院理学系研究科 広報委員会 ↑