由东京工业大学、九州大学、静冈大学和 KUT 成员组成的联合研究小组成功开发出光催化剂*1可以在比以前更低的温度下引起甲烷二氧化碳重整反应（干重整）的材料。
研究小组成员包括Shusaku Shoji先生（东京工业大学材料科学与工程系材料与化学技术学院三年级博士生）；宫内正弘教授 (东京工业大学)； Hideki Abe 博士（东京工业大学高级研究员）； Syo Matsumura 教授（九州大学工程学院）； Choji Fukuhara教授（静冈大学）；和 Takeshi Fujita 教授（KUT 环境科学与工程学院）。
预计这项研究的结果将导致更有效地利用天然气和页岩气*2 并将有助于减少温室气体排放。此外，由于合成气可以在比现有技术低得多的温度下生产，因此在传统工业方法中使用新材料将可以大大简化和提高汽油生产等工艺的效率。
(a)新开发的光催化剂的透射电子显微镜图像； (b) 相同光催化剂颗粒的高倍放大图像。
干重整是一种有吸引力的反应，可以将甲烷和二氧化碳（均为温室气体）转化为有用的化学原料。然而，以现有技术，该反应的有效进行需要加热至800℃或更高，并且存在加热导致催化剂内聚力劣化和碳排放反应（副产物烟灰）的问题，因此干重整尚未被工业采用。
藤田教授课题组开发的光催化剂是钛酸锶和金属铑的纳米级复合材料：在紫外线照射下，即使不加热，也能以超过50%的速度转化甲烷和二氧化碳。为了达到与传统热催化剂相同的性能，需要在500°C或更高的温度下加热。这证明了该小组开发的光催化剂的高性能。
催化活性的温度依赖性（使用浓度为1%的甲烷和二氧化碳的气体混合物）
接下来，进行了详细分析以阐明干重整反应的机理，并阐明了钛酸锶中的晶格氧离子充当了反应介质。过去，氢离子一直被用作人工光合作用反应的反应介质，例如水的分解和二氧化碳的还原（这些都是光催化反应），但本研究开发的光催化系统涉及一种使用晶格氧离子作为介质的新反应。因此，可以预期在各种气相反应中的应用的发展。
光催化剂干重整反应机理
教授。藤田作为催化剂研究的主要合作者参与了该项目，贡献了他的专业知识，即电子显微镜领域的纳米结构分析。他表示：“作为应对日益加剧的全球变暖影响的一种手段，我们开发了一种革命性的光催化剂，它将阻止二氧化碳排放量的增加。这一成果有望成为一个伟大的开创者。我们将继续一一解决相关问题，旨在实现实际应用。”
研究成果发表在英国科学杂志电子版自然催化2020 年 1 月 27 日。
【纸上信息】
期刊：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。二氧化钛是一种典型的光催化剂。
*2页岩气
一种主要由甲烷和乙烷组成的化石燃料，在自然界中发现，储存在板岩（页岩）层之间的间隙中。它的存在早已为人所知，但在过去十年中，技术进步使得商业采矿成为可能，特别是在北美。
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