東京工業大學的北野政明教授和細野秀雄名譽教授等人開發成功了一種可用於二氧化碳（CO2）和氫氣合成化學基礎原料——甲醇的觸媒。傳統的CO2和氫氣合成反應需要200攝氏度或更高的溫度條件，但使用這種新型觸媒後便可以在室溫下實施合成。除了能夠減量製造程序中的能源消耗外，還可以有效利用溫室氣體CO2。
使用新型觸媒可在常溫下合成甲醇
此次開發的觸媒主要由金屬元素鈀和鉬組成。將鈀和鉬的氧化物相互混合，在氨環境中經數百攝氏度加熱後形成。具有鈀和鉬交替排列的層狀結構。
CO2和氫氣反應生成甲醇時，會產生副產物水。而新型觸媒在大氣中暴露10天結構也未發生變化，即使有水分也不易劣化。由此應答可以作爲觸媒使用。
在大約9個大氣壓力的0.9兆帕（MPa）的壓力下，將CO2、氫氣和觸媒混合後發現，可以在25攝氏度的室溫下連續合成甲醇50多個小時。即使壓力降至大氣壓力狀態，只要溫度在60攝氏度以上則也可以生成甲醇。研究團隊認爲CO2首先被分解爲一氧化碳，然後一氧化碳與氫相結合生成甲醇。
鈀是一種貴金屬，價格昂貴。未來，研究團隊將透過減量鈀使用量或用其他金屬取代一部分來降低成本。化學反應程序中的溫度較高時，還存在不僅生成甲醇，還會生成一氧化碳的問題。今後還將推進改良，使其在高溫下也只生產甲醇。
甲醇和氨並列爲量產的基礎化工原料，用於製造醫藥物、化妝品、樹脂等高功能、高附加值的化學產品，還可以作爲化肥和合成燃料的原料。目前，一般使用銅基觸媒從一氧化碳和氫氣合成，這個程序需要200攝氏度以上的高溫和5到10兆帕的壓力。
由於此次開發的觸媒以CO2爲原料，因此還有助於減量環境負擔。目前，從大氣等中回收CO2並透過與氫氣反應轉化爲資源的「CCU（二氧化碳捕集與利用）」技術的研究接連出現。然而，由於碳原子和氧原子的結合非常緊密，CO2很難分解。此次開發的觸媒應用於實際時還存在效率低的問題。
研究團隊成員之一的細野名譽教授除了用普通的含鐵材料實施了電阻爲零的超導外，還是顯示裝置中使用的透明氧化物半導體「IGZO」的顯影器。細野名譽教授擁有豐富的與企業聯合研究的經驗，今後的實用化研究有望進一步取得進展。
日文：福井健人、《日經產業新聞》、2023/4/19
中文：JST客觀日本編輯部
