北海道大学の研究グループは、世界最高性能でプロパン酸化脱水素によるプロピレン製造を達成する新触媒の開発に成功した。
シェールガス由来の安価なプロパンから様々な化学製品の基礎原料となるプロピレンを製造することができる「脱水素反応」は、プロピレンの需要が世界的に高まる一方で、現行の工業プロセスでは高温条件（600℃以上）が必要であることと、炭素析出による触媒の著しい劣化が課題となっている。炭素析出を防ぐ方法としては、プロパン脱水素に酸化剤としてCO₂を加えることで析出した炭素を除去する「プロパン酸化脱水素」があるが、実用レベルで有効な触媒は開発されていなかった。
本研究グループはこれまでに、プロパンの活性化には白金、CO₂の活性化にはコバルト、副反応の抑制（炭素析出の抑制）にはインジウムが適していることを見出してきた。さらに、析出した炭素の除去には炭素燃焼を促進させる酸化セリウムが適していることから、これらを全て組み合わせることとし、白金-コバルト-インジウム合金ナノ粒子を酸化セリウム上に担持させた新しい触媒を設計・合成した。
これを、CO₂によるプロパン酸化脱水素に適用してみたところ、従来の最高値の5倍という極めて高い触媒活性を示した上、世界最高の選択性、耐久性が発現した。また、CO₂の活性化能が極めて高いために、CO₂利用効率も世界最高となった。一方、製造コストについては、従来型の簡便な手法で調製できるため、従来触媒とさほど変わらないとしている。
本成果は、プロピレンの製造とCO₂有効利用を同時かつ高効率に達成する新たなプロパン脱水素工業プロセスの構築につながる可能性があり、カーボンニュートラルの実現に向けた技術革新に貢献するものと期待される。
