早稲田大学 先進理工学研究科 教授

関根 泰

  • エネルギー
  • 環境/アグリ

表面プロトニクスが拓く低温での触媒の世界

半導体を担体とする不均一系触媒に外部から電場を印加すると、表面プロトニクスが作用して、低い温度(常温から300度程度)でも、高い触媒反応活性を発現しうることを世界で初めて見出した。

詳細な物理化学的解析により、これは新規な反応機構に基づく触媒反応であることがわかった。その際に反応自体の不可逆性、アレニウスプロットが明らかにする低い見かけ活性化エネルギー、operando赤外分光(DRIFTs)が明らかにしたGrotthuss機構によるプロトン伝導、交流インピーダンス法による表面イオン伝導、同位体過渡応答を用いたInverse KIE effect(逆同位体効果)などの物理化学的な根拠を見出してきた。

これらの新たな発見をベースとして、我々は表面プロトニクスの学理完全解明と、これを活かした新規反応系の構築・応用展開による低温・オンデマンド作動可能な高効率触媒プロセスの開拓を行っている。