阪大,世界最高効率で麦芽糖の水素化反応に成功

大阪大学の研究グループは,麦芽糖(マルトース)から還元麦芽糖(マルチトール)への水素化反応において極めて高い活性を示す非貴金属合金ナノ粒子触媒を開発した(ニュースリリース)。

食品添加物や甘味料として使われるマルチトールは,高付加価値の機能性化学品として,同じ糖アルコールであるソルビトールに次ぐ需要を持つ。マルトースの水素化反応は,マルチトールを合成する最も重要な反応となる。

従来の工業的なマルトースの水素化反応では,主にスポンジニッケル(ラネーニッケル)が触媒として用いられているが,大気中で自然発火性があるため取り扱いが難しく,容易に失活するという問題がある。また,この触媒は活性が低いため,数十~数百気圧の高圧水素ガス下,高温の厳しい反応条件下で行なう必要がある。そのため,発火性がなく,取り扱い容易で,さらに高活性な非貴金属触媒反応系の開発が求められていた。

今回,研究グループは,安価で入手容易な非貴金属であるニッケル,およびリンを合金化したナノ粒子(nano-Ni2P)を合成し,さらにnano-Ni2Pを無機物であるハイドロタルサイト(HT: Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O)に担持した触媒(nano-Ni2P/HT)を開発した。

この触媒は大気中において安定で,温和な反応条件下でマルトースの水素化反応に高活性を示すことを見出した。例えば,世界で初めて,常温下(25℃)においてマルトースの水素化反応が進行するという。また,貴金属であるルテニウム触媒に匹敵する触媒性能を持つこともわかった。

さらに,この触媒は実用的な観点から重要である高濃度のマルトース溶液(>70wt%)にも適用できる上,反応溶液から容易に分離ができ,回収した触媒を再びマルトースの水素化反応に用いても触媒活性の低下は見られず,高活性を維持したまま繰り返し使用可能だとする。

nano-Ni2P/HTは従来の触媒とは異なり,大気中において安定であり,従来のマルチトール製造法で用いられる触媒に比べて極めて高い触媒活性を示し,さらに温和な条件下で反応を促進する。また,固体触媒であるため触媒の回収・再使用が簡単に行なえるという利点がある。

研究グループは,この触媒を応用することで,現行の実用水素化反応を代替する,安全かつ環境に優しい次世代型触媒プロセスの開発の提案につながるとしている。

その他関連ニュース

  • NEDOら,100平米規模の人工光合成で水素製造 2021年08月26日
  • 理研,新しい触媒活性理論を支持するデータを取得 2021年06月04日
  • 阪大,光でCO2からCOを低温で製造する触媒を開発 2021年05月27日
  • 京大,太陽光による水素製造法と水素化手法を開発 2021年03月03日
  • JAISTら,知見に依らない触媒設計法を確立 2021年01月28日
  • 量研ら,「歩き回る水素」をレーザーで可視化 2020年11月27日
  • 富山大ら,3Dプリンターで触媒付き反応容器を作製 2020年08月17日
  • NEDOら,量子収率100%で水分解する光触媒開発 2020年05月29日