Photothermal CO2 conversion over supported metal nanoparticle catalysts under visible and near infra-red irradiation and visualization of the temperature of the reaction field

本研究では太陽光エネルギーを利用し二酸化炭素を有用化合物へ変換する触媒反応系の開発を目的として，二酸化炭素とメタンから化学原料として有用な合成ガス（水素と一酸化炭素）へと変換するドライリフォーミング反応に関する研究を中心として実施した．本研究では太陽光エネルギーを利用し二酸化炭素を有用化合物へ変換する触媒反応系の開発を目的として，二酸化炭素とメタンから化学原料として有用な合成ガス（水素と一酸化炭素の混合ガス）へと変換するドライリフォーミング反応に関する研究を中心として実施した．2年目となる2022年度では，Xeランプの集光光照射下において高い活性および耐久性を有する触媒開発を実施し，ニッケルとコバルトの合金ナノ粒子触媒が高い性能を持つことを見出した．また，昨年度に実施した大型放射光施設SPring-8でのX線分光法による金属ナノ粒子の温度計測法についても検討を継続した．既報ではスペクトル解析により得られる温度因子をナノ粒子の温度の指標として用いられてきたが，本研究では温度とスペクトルの強度との関係に注目し，スペクトルの強度を温度の指標として用いることができること実証し，原著論文として報告した．本手法は既報のものと比較して簡便であることが特徴であり，今回実施した条件では見積もられる温度の誤差も小さいことがわかった．また，集光した光照射下でのメタンの水蒸気改質反応に関する検討も実施し，光照射下で形成される温度勾配が反応物の選択率を変化させることを明らかにした．

本研究では太陽光エネルギーを利用し二酸化炭素を有用化合物へ変換する触媒反応系の開発を目的として，二酸化炭素とメタンから化学原料として有用な合成ガス（水素と一酸化炭素）へと変換するドライリフォーミング反応に関する研究を中心として実施した．本研究では太陽光エネルギーを利用し二酸化炭素を有用化合物へ変換する触媒反応系の開発を目的として，二酸化炭素とメタンから化学原料として有用な合成ガス（水素と一酸化炭素の混合ガス）へと変換するドライリフォーミング反応に関する研究を中心として実施した．2年目となる2022年度では，Xeランプの集光光照射下において高い活性および耐久性を有する触媒開発を実施し，ニッケルとコバルトの合金ナノ粒子触媒が高い性能を持つことを見出した．また，昨年度に実施した大型放射光施設SPring-8でのX線分光法による金属ナノ粒子の温度計測法についても検討を継続した．既報ではスペクトル解析により得られる温度因子をナノ粒子の温度の指標として用いられてきたが，本研究では温度とスペクトルの強度との関係に注目し，スペクトルの強度を温度の指標として用いることができること実証し，原著論文として報告した．本手法は既報のものと比較して簡便であることが特徴であり，今回実施した条件では見積もられる温度の誤差も小さいことがわかった．また，集光した光照射下でのメタンの水蒸気改質反応に関する検討も実施し，光照射下で形成される温度勾配が反応物の選択率を変化させることを明らかにした．