도쿄공업대학 쇼지주작 박사 후기과정 3년간의 연구그룹은 물질·재료연구기구, 고치공과대학, 규슈대학, 시즈오카대학과 공동으로 저온에서 메탄의 이산화탄소 개질 반응(드라이 리포밍) )가 가능한 광촉매 재료의 개발에 성공했다.
드라이 리포밍 반응은 온실 효과 가스인 메탄과 이산화탄소로부터 수소와 일산화탄소의 합성 가스로 변환할 수 있다.생성된 합성가스는 알코올이나 가솔린, 화학제품을 제조하는 화학원료가 되기 때문에, 이 반응은 천연가스나 셰일가스의 유효 이용 및 지구온난화 억제를 위해 주목받고 있다.그러나, 반응의 효율적인 진행에는 800℃ 이상의 고온이 필요하고, 대량의 연료 소비와 고온 조건에서의 촉매의 열화가 문제였다.
연구 그룹은 이번에 광 에너지를 사용하여 드라이 리포밍 반응을 일으키는 광촉매를 개발.이 광촉매는 티탄산 스트론튬에 금속 로듐이 나노 스케일로 복합된 것으로, 양 물질의 수용액을 밀폐 용기 내에서 가열 처리하기 때문에 간편하게 합성할 수 있다.
개발한 광촉매는 자외선을 조사하면 가열을 하지 않는 조건에서도 50%를 초과하는 메탄과 이산화탄소 전환율을 나타냈다.내구성에 대해서도 장기적으로 안정하고, 가열에 의한 촉매 열화의 억제뿐만 아니라, 공업적으로 치명적인 부반응이 되는 탄소 석출의 극적인 억제가 나타났다.또한, 분석에 의해 광촉매로서의 티탄산 스트론튬의 적합성도 밝혀졌다.
이번 연구 성과는 천연가스나 셰일가스의 유효이용과 함께 온실가스 저감에 기여할 것으로 기대된다.또한, 저온에서 합성가스를 제조할 수 있기 때문에, 기왕의 공업적 수법과 조합하여 가솔린 제조 등의 시설의 대폭적인 간략화와 효율화가 요구된다고 하고 있다.
