岐阜大次世代エネルギー研究センター長の神原信志教授（５５）＝化学工学＝が、アンモニアを原料に水素を製造する装置の試作機を開発し、２１日、「実用化のめどが立った」と発表した。プラズマを用いることで触媒を使わずに常温で高純度の水素をつくり出せるのが特長で、燃料電池に利用可能なことも確認した。産業・家庭用の発電機や自動車への利用を視野に入れており、２０２０年までの製品化を目指す。

群馬県の電装品メーカー澤藤電機との共同研究で、アンモニアから無触媒で高純度の水素を製造できる装置は世界初という。水素を使う燃料電池は次世代エネルギーとして注目されているが、水素は蓄えたり運んだりするために氷点下２５２．９度に冷却して液体にしたり、高圧で圧縮する必要があり、取り扱いは難しい。

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http://www.gifu-np.co.jp/news/kennai/20170322/201703220854_29270.shtml

狙った臓器で金属触媒反応を実現
－体内の疾患部分で薬を直接作る研究に大きな一歩－

有機合成化学の分野では、薬などさまざまな分子を自在に合成するために、多くの金属触媒が開発されてきました。
近年、特に遷移金属触媒を用いた新しい有機合成反応が盛んに研究されています。
例えば、ルテニウム触媒を用いた野依博士らの不斉還元反応、グラブス博士らのメタセスシ反応、パラジウム触媒を用いた鈴木博士、宮浦博士の鈴木・宮浦カップリング反応はノーベル化学賞を受賞しています。

もし金属触媒による有機反応を体内で行うことができれば、患者体内の狙った臓器で速やかに薬を現地合成することができ、副作用を軽減することができるかもしれません。
一般的に金属触媒反応はフラスコ内で、無水かつ反応を妨げる分子がない条件下で行われます。
しかし、体内には、水、血清、細胞、タンパク質、糖鎖、脂質などさまざまな分子が混在するため、金属触媒は活性を失い、特定の部位で効率的に反応を進行させることは不可能だと考えられてきました。

今回、理研を中心とする国際共同研究グループは、「糖鎖クラスター」を「3価の金（Au3＋）触媒」の“運び屋”として利用し、狙った臓器で選択的に金属触媒反応を行うことを考えました。
まず、末端にシアル酸を持つ糖鎖クラスターを金触媒に結合し、“金の運び屋”を合成しました。
これをヌードマウスに静脈注射したところ、30分以内に金触媒は肝臓の表面に植え付けられました。
続いて、目的の有機反応の基質である「プロパルギルエステル」に蛍光基を付けた分子を静脈注射しました。
この分子は血液中を通って体全体を巡りますが、前もって植え付けられていた金触媒のある肝臓に到達すると、その肝臓表面にあるリジン残基などの「アミノ基」との間で、「アミド化反応」を起こしたことが蛍光イメージングにより分かりました。
次に、末端にガラクトースを持つ糖鎖クラスターを金触媒に結合し、これを金の腸管への運び屋として、同様の実験を行いました。その結果、今度は腸管の表面でアミド化反応を起こしましたことが分かりました（図参照）。

本手法を用いて特定の臓器で金属触媒反応を起こせば、がんなどの疾患部位で直接、薬などの生理活性分子を効率的に合成できる可能性があります。
今後、ドラッグデリバリーシステムに基づいた有機反応による創薬の実現に貢献すると期待できます。

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▽引用元：理化学研究所　60秒でわかるプレスリリース　2017年2月15日
http://www.riken.jp/pr/press/2017/20170215_1/digest/

光触媒は日本のお家芸！人工光合成で世界最高水準に （ニュースイッチ） - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20161015-00010004-newswitch-sctch
http://amd.c.yimg.jp/amd/20161015-00010004-newswitch-000-1-view.jpg


NEDOなど、水から水素生成で変換効率3％達成

　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）と三菱化学などの研究グループは、光触媒を使って水から水素を生成する人工光合成で世界最高水準となる3％の太陽光エネルギー変換効率を達成した。2015年3月に2％へ到達後、光触媒の作り方を改善して1年半で1ポイント向上させ、植物の光合成の10倍に高めた。寿命も延ばし、水素発生を安定化させた。今後は21年度に実用化の水準となる10％を目指す。

　光触媒は光を吸収すると強力な酸化力が発生する物質。外壁のコーティング剤に使われる光触媒は酸化力で汚れを浄化する。NEDOの人工光合成装置は水中に光触媒を入れて光を照射し、酸化力で水を分解して水素を取り出す。

　3％を達成した装置は酸素発生用にバナジン酸ビスマス、水素発生用に銅・インジウム・ガリウム・セレンを光触媒として採用。酸素用、水素用の順で光を二段階利用できるタンデム構造とした。
　2％の時点では照射を続けると効率が低下していたが、3％を達成した現在は低下がほぼ見られなくなった。
　
　30年ごろを想定する商業運転では、火力発電所の排気から回収した二酸化炭素（CO2）と、人工光合成プラントで生成した水素を合成し、化学原料のオレフィンを作る。実現すると温暖化を招くCO2、水、太陽光から樹脂製品を製造できるようになる。

　NEDOと開発する人工光合成化学プロセス技術研究組合には三菱化学、富士フイルム、三井化学、住友化学、TOTO、国際石油開発帝石、ファインセラミックスセンターが参画。東京大学の堂免一成教授らが協力する。

　日本では人工光合成の研究が活発で、パナソニック、東芝、豊田中央研究所がCO2と水から有機物を生成する装置の開発を進めている。

【人工光合成】
　人工光合成に決まった定義はない。太陽光エネルギーを使い、CO2と水から酸素とでんぷんを作る植物の光合成を模したプロセスを人工光合成と言う場合が多い。広義には太陽光エネルギーを使い、他のエネルギーを生み出すことも含むとされる。パナソニックなどはCO2と水を原料に太陽光の働きで有機物を作る。NEDOは、太陽光で水素を製造後にCO2を利用して化学原料を作る。

　人工光合成は大気中に放出されるCO2を回収して資源化するので、温暖化対策が期待されている。また水とCO2が原料なので、化学品やエネルギーを作るための化石資源の使用を減らせる。

 

共同発表：低温で高活性なアンモニア合成新触媒を実現
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20161008/index.html
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20161008/icons/zu1.jpg


ポイント
カルシウムアミドにルテニウムを固定した触媒が３００℃程度の低温度領域で従来よりも一桁高いアンモニア合成活性を実現した。
平らな形状の大きさのそろったルテニウムのナノ粒子が自然に形成された。
約１ヵ月の反応を継続しても触媒活性が劣化しないことがわかった。


ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業において、東京工業大学の細野 秀雄　教授と原 亨和　教授、北野 政明　准教授、井上 泰徳　研究員、高エネルギー加速器研究機構の阿部 仁　准教授らは、カルシウムアミド（Ｃａ（ＮＨ２）２）注１）にルテニウムナノ粒子を固定化した触媒が、３００℃程度の低温度領域で、従来の触媒の１０倍以上の高い触媒活性を示すことを発見しました。さらに、Ｂａ（バリウム）を３％添加したＣａ（ＮＨ２）２にルテニウムを固定した触媒（Ｒｕ／Ｂａ－Ｃａ（ＮＨ２）２）では、７００時間（約１ヵ月）以上に亘り反応を行っても触媒活性はほとんど低下せず極めて安定に働く触媒であることも明らかにしました。

アンモニアは窒素肥料原料として膨大な量が生産されており、最近では水素エネルギーキャリアとしても期待が高まっています。本研究成果は、アンモニア合成プロセスの省エネルギー化技術を大幅に促進する結果であるといえます。従来から使われてきたルテニウム触媒の多くは、金属酸化物やカーボン材料などに固定されていました。本触媒では、窒素含有無機化合物であるカルシウムアミドを用いることで、ルテニウムと窒素が結合し、カルシウムアミド上に大きさのそろった平らな微粒子状でルテニウムが固定されます。このことにより低温で高活性かつ安定な触媒活性が発現しました。

本研究成果は米国科学誌「エーシーエス・キャタリシス（ＡＣＳ　Ｃａｔａｌｙｓｉｓ）」オンライン速報版に２０１６年１０月８日午前０時（日本時間）に公開されます。

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