2025年 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情報】

〇材料科学高等研究所　教授　藪浩
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 人工知能（AI）を活用した大規模データ解析により、二酸化炭素（CO₂）資源化触媒として220種類の候補物質の中から青色顔料のコバルトフタロシアニン（CoPc）が最適であることを見出しました。
• カーボンの一種であるケッチェンブラック（KB）の表面にCoPcの殻を形成した炭素コアシェル型触媒を用いて、高い効率でCO₂から一酸化炭素（CO）への変換を実現しました。
• 単分子層ではなく多層のCoPcが表面に形成されることが活性向上に寄与することを実験と理論の両方で証明しました。

【概要】

CO₂は地球温暖化の原因物質であり、排出量の削減に加え、回収して有用な有機化合物や燃料に変換する資源循環技術に期待が寄せられています。

東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）のLiu Tengyi特任助教、藪浩教授（主任研究者、同研究所水素科学GXオープンイノベーションセンター副センター長）、Di Zhang特任助教、Hao Li教授（主任研究者）らの研究グループは、東北大学国際放射光イノベーション?スマート研究センター（SRIS）の小野新平教授と吉田純也准教授、北海道大学電子科学研究所の松尾保孝教授、および東北大学発スタートアップ企業のAZUL Energy株式会社（仙台市、伊藤晃寿社長）らのグループと共同で、AIによる解析から見出した 多層CoPc／炭素コア-シェル構造が、CO?の電気化学的変換によるCO合成においてこれまでにない高性能を発揮することを明らかにしました（図1）。KBとの複合によって、 高い触媒活性と選択性?耐久性を併せ持ち、理論計算からもこの構造が触媒活性を飛躍的に向上させるメカニズムを確認しました。

本研究で開発したCO₂電解技術は、安価な顔料触媒を用いて低コストかつ高効率にCO₂から合成燃料の中間体であるCOを合成できるプロセス開発に繋がり、次世代のCO₂有効活用（CO₂ Capture and Utilization, CCU）技術として期待されます。

本研究成果は、現地時間の8月17日に国際的な学術誌Applied Catalysts B: Environment and Energyのオンライン速報版に掲載されました。

【論文情報】

タイトル：Breaking the Single-Molecule Paradigm: Multilayer Cobalt Phthalocyanine/Carbon Core-Shell Structure as the Superior Active Unit for CO2-to-CO Electroreduction
著者：Tengyi Liu*, Di Zhang*, Y. Chu, K. Ohashi, Yutaro Hirai, Koju Ito, Kosuke Ishibashi, Yasutaka Matsuo, Jun Yoshida, Shimpei Ono, Kazuhide Kamiya, Hao Li*, Hiroshi Yabu*
*責任著者：東北大学　材料科学高等研究所　教授　藪浩
　　東北大学　材料科学高等研究所　教授Hao Li
　　東北大学　材料科学高等研究所　特任助教Tengyi Liu
　　東北大学　材料科学高等研究所　特任助教Di Zhang
掲載誌：Applied Catalysts B: Environment and Energy
DOI：10.1016/j.apcatb.2025.125852

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学材料科学高等研究所 (WPI-AIMR)
教授　藪 浩（やぶ ひろし）
TEL: 022-217-5996
Email: hiroshi.yabu.d5*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学材料科学高等研究所 (WPI-AIMR)
広報戦略室
TEL: 022-217-6146
Email: aimr-outreach*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）