东京工业古天乐太阳娱乐集团tyc493材料科学技术学院材料系，庄二修作（博士生三年级），宫内正博教授，国立材料科学研究所首席研究员阿部英树，我校藤田武教授（环境科学与工程组）、九州古天乐太阳娱乐集团tyc493工学研究生院松村晃教授和静冈古天乐太阳娱乐集团tyc493福原永俊教授领导的联合研究小组成功开发出一种光催化剂*1材料，可以在低温下引起甲烷的二氧化碳重整反应（干重整）。
这项研究成果预计将有助于天然气和页岩气*2的有效利用，并有助于减少温室气体排放。此外，由于合成气可以在低温下生产，因此与传统的工业方法相结合可以大大简化和提高汽油生产等设施的效率。
(a) 显影后的光催化剂的透射电子显微镜图像，(b) 光催化剂颗粒的高倍观察图像
干重整是一种很有吸引力的反应，可以将温室气体甲烷和二氧化碳转化为有用的化学原料，但为了使该反应有效地进行，需要加热到800℃以上，并且由于加热引起的催化剂聚集和碳排放反应引起的劣化问题（副产品产生烟灰），该反应尚未投入实际应用。
所开发的光催化剂是钛酸锶和金属铑的纳米级复合物，当用紫外线照射时，即使不加热，甲烷和二氧化碳的转化率也超过50%。该研究小组开发的光催化剂的高性能可以从以下事实看出：为了达到与传统热催化剂相同的性能，需要将光催化剂加热到500℃以上。
催化剂活性的温度依赖性（使用浓度为1%的甲烷和二氧化碳的混合气体）
接下来，我们进行了详细分析以阐明干重整反应的机理，发现钛酸锶中的晶格氧离子充当了反应介质。传统上，氢离子被用作光催化反应的反应介质，例如水分解和一氧化碳还原等，但本研究中的光催化反应是一种使用晶格氧离子作为介质的新反应，有望应用于多种气相反应。
光催化剂干重整反应机理
Fujita 教授作为主要联合研究员参与催化剂探索、纳米结构分析以及基于其电子显微镜专业领域的项目。 “随着全球变暖的影响不断扩大，我们能够开发出一种突破性的光催化剂，它将阻止二氧化碳的增加。我们希望这一成果将成为主要的催化剂。我们将继续一一解决问题，并致力于实际应用。”
研究成果于2020年1月27日发表在《英国科学杂志》上。自然催化》电子版
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[论文信息]
已出版的杂志：自然催化
论文标题：超越热反应系统限制的天然气光催化上坡转化
作者：Shusaku Shoji、Xiaobo Peng、Akira Yamaguchi、Ryo Watanabe、Choji Fukuhara、Yohei Cho、Tomokazu Yamamoto、Syo Matsumura、Min-Wen Yu、Satoshi Ishii、Takeshi Fujita*、Hideki Abe*、Masahiro Miyauchi*
DOI:101038/s41929-019-0419-z
*1 光触媒
吸收光并表现出催化作用的物质的总称。氧化钛被称为典型的光催化剂。
*2页岩气
一种化石燃料，主要成分是甲烷和乙烷，储存在板岩层（页岩）的缝隙中。它的存在早已为人所知，但在过去的十年里，技术的进步使得商业开采成为可能，特别是在北美。
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