令和 ５年 ３月３１日
公益財団法人富山第一銀行奨学財団
理事長

横田 格 殿助成研究成果概要報告書
教育機関名 ：富山大学研究代表者 ：楊 国輝

助成金額 ：750 千円
所属 ：学術研究部工学系

職位 ：准教授

研究題目 ：二酸化炭素からエタノールへの新規合成技術の開発
研究概要「くすりの富山」としては全国に知られているとおり、医薬品産業は富山県内の基幹産業の一つと続けている。コロナの時代、感染症対策に必要な各種医薬品や消毒剤を中心に、需給が迫っている状況である。この上、日本は 2050 年まで二酸化炭素（CO2）の排出を全体としてゼロにし、カーボンニュートラル社会の実現を宣言した。それで、日本の将来を見据えて、医薬品原料の多彩化と CO2 の資源化は重要な課題となっている。本研究では CO2 を原料とする医薬品の主要原料であるエタノールの新規合成ルートの開拓、新規触媒のデザインおよび反応メカニズムの解明を目的とする。主に、図 1 で示すようなタンデムステップを計画し、CO2 から効率的なエタノール合成ができる新規ルートと機能触媒の開発に注力する。固体触媒の上で①、②、③反応ステップを同時に動かせ、CO2 と水素からメタノールやDME（Dimethyl ether）を合成し、次に機能分子で修飾されたゼオライト触媒を用い、④のカルボニル化反応により CO を DME に挿入し、生成した酢酸メチル（Methyl acetate：MA）が⑤のステップに

図 1、CO2 からエタノールへの新規合成ルート：

水素化され、最終に高選択率でエタノール合成を①水素化反応、②脱水反応、③逆水性ガスシフ実現する。

ト反応、④カルボニル化反応、⑤水素化反応

成果要約
メタノール自体を助触媒とする新規低温メタノール合成
新規 Cu/ZnO/MgO 触媒による低温メタノール合成を行い、メタノール自体を助触媒とすることで高い目標産物の収率を実現した。MgO の添加により触媒活性を向上でき、180 時間の触媒安定性を示した。この研究成果では、安価な Cu 系高性能触媒と持続可能な低温メタノール合成ルートを成功した。
パッタリング法による高性能カルボニル化反応用ゼオライト触媒の開発
パッタリング法を用いて、高分散 Cu に覆われたゼオライト触媒ができ、通常の触媒よりもっとよいカルボニル化性能を示した。それに、ゼオライト担体の整粒により、Cu の担持量を増加させることができ、より高い活性が得られた。
効率的なエタノール合成を実現するためのナノフィラメント型ゼオライト触媒開発
高価または複雑なテンプレートを使用せずに、自己集合型ナノゼオライトを構築できる安価な阻害剤補助合成方法が開発された。70nm の結晶直径しかないナノフィラメント MOR ゼオライトが成功製造され、DME カルボニル化反応において、非常に優れたカルボニル化反応性能を示した。次に、Cu 系水素化触媒と組み合わせることで、効率的なエタノール合成を実現した。

研究成果【雑誌論文、学会発表、図書、新聞掲載、作成 Web ページ、特許権等の出願・取得状況】

発表状況

雑誌論文：
[1] Self-Assembled Nano-Filamentous Zeolite Catalyst to Realize Efficient OneStep Ethanol Synthesis, Jie Yao, Xiaobo Feng, Jiaqi Fan, Shoya Komiyama, Yasuharu
Kugue, Xiaoyu Guo, Yingluo He, Guohui Yang, Noritatsu Tsubaki, Chemistry – A
European Journal, 2022, in press, DOI: 10.1002/chem.202201783[2] Enhanced performance and stability of Cu/ZnO catalyst by introducing MgO
for low-temperature methanol synthesis using methanol itself as catalytic
promoter, Fei Chen, Weizhe Gao, Kangzhou Wang, Chengwei Wang, Xuemei Wu, Na Liu,
Xiaoyu Guo, Yingluo He, Peipei Zhang, Guohui Yang, Noritatsu Tsubaki, Fuel,2022, 315, 123272-123285学会発表：[1] Heng Zhao, Guohui Yang, Noritatsu Tsubaki, “Ultra-high yield coproductionof C5+ hydrocarbons and ethanol from CO2 hydrogenation on a rational designed
multi-functional catalyst”, 12th International Conference on Environmental
Catalysis (ICEC2022), Osaka, Japan, July 30-August 2 (2022)[2] Heng Zhao, Guohui Yang, Noritatsu Tsubaki, “Multi-promoters regulated ironcatalyst with well-matching reverse water-gas shift and chain propagation forboosting CO2 hydrogenation”, The 9th Tokyo conference on advanced catalytic
science and technology (TOCAT9), Fukuoka, Japan, July 24-29 (2022)[3] Jie Yao, Guohui Yang, Noritatsu Tsubaki, “A newfound zeolite catalyst for
highly efficient carbonylation”, The 9th Tokyo conference on advanced catalytic
science and technology (TOCAT9), Fukuoka, Japan, July 24-29 (2022)[4] Guohui Yang, Peng Lu, Noritatsu Tsubaki, “An ethanol direct synthesis
strategy realized by capsule catalyst: the space-confined-self-regulation
mechanism”, The 9th Tokyo conference on advanced catalytic science andtechnology (TOCAT9), Fukuoka, Japan, July 24-29 (2022)[5] Weizhe Gao, Guohui Yang, Noritatsu Tsubaki, “Selective conversion of CO2
into para-Xylene over a ZnCr2O4-ZSM-5 catalyst”, The 9th Tokyo conference on
advanced catalytic science and technology (TOCAT9), Fukuoka, Japan, July 24-29(2022)
受賞：
2022 年 12 月 26 日 国立大学法人富山大学令和 4 年度優秀教員表彰

経費の執行状況

区分

執行額（円）

備考【物品費】
オフイス用品・文房具など

9,570

鉛筆や消しゴムなど

タブレット

45,300iPad

アップルパソコン

256,400

論文や文書など作成

セラミックファンヒーター

25,300

パナソニックパソコン

410,000

スクリーンフイルム

1,430

端末機体保護用ケース

2,000

【旅費】

0

【謝金】

0

【その他】

0
合計

750,000 円

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