理研、窒素分子の切断と水素化を常温・常圧で実現

理化学研究所は、新たに合成した多金属のチタンヒドリド化合物に窒素分子(N2)を常温・常圧で取り込ませ、窒素-窒素結合を切断し、窒素-水素結合の生成(水素化)を引き起こすことに成功した。この成果は、従来に比べ、少ないエネルギーでアンモニア(NH3)を合成できる手法の開発につながる。

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共同研究グループは、独自の知見に基づき、3つのチタン(Ti)原子からなる新しい多金属ヒドリド化合物を開発した。このチタンヒドリド化合物と窒素を反応させたところ、常温・常圧で窒素分子の窒素-窒素結合の切断、窒素-水素結合の形成に成功した。また、反応プロセスについて理論計算も含め詳細に検討し、本反応では、新たな電子剤やプロトン源を必要とせずに、チタンヒドリド化合物のヒドリド原子(H)が、電子(e)を与える電子剤として働くことで窒素分子の結合を切断し、また電子を放出することでプロトン(H+)として働き窒素の水素化を実現していることを明らかにした。

この成果は、将来的に窒素と水素から温和な条件下でアンモニアを合成する省資源・省エネ型手法の開発につながると期待できる。

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