• 酸化銅ナノキューブ^※1表面の触媒活性を利用してキューブ自身を均一なナノサイズの有機膜に閉じ込めた新しいCO₂還元触媒を作成しました。
• ナノキューブを有機膜内に閉じ込めることによって、CO₂還元時の触媒の構造変化を抑制するとともに、水素発生を抑制してCO₂還元選択性を向上しました。

　広島大学大学院先進理工系科学研究科化学プログラムの久米晶子准教授および成均館大学(韓国)のSon Seung UK教授らによる研究チームは、酸化銅(Cu₂O)ナノキューブを厚み数ナノメートルの有機レイヤー^※2で均一に被覆することに成功しました。この有機膜レイヤーを介して銅上のCO₂電解還元を行うことでメタンを選択的に発生することを見出しました。有機レイヤーの作成の際に、Cu₂O表面のもつ触媒活性を利用して有機物を連結することで、Cu₂O表面に対して厚みの揃った有機レイヤーを作成することができます。このように薄く空隙の多い有機レイヤーを作成することで、レイヤーを介して分子の輸送や電子移動を行うことが可能になります。作成した有機レイヤーは触媒表面の疎水性を高める効果があり、CO₂還元に並行する水の還元とそれによる水素発生を抑制することで、CO₂還元効率が向上することを見出しました。また、有機レイヤーで包んだナノキューブ触媒は、使用後も元の外形を保っており、今後触媒の耐久性や活性表面積に対する優位性が期待できます。

　本研究成果は学術誌Chemical Communicationsオンライン版にて2022年6月23日付で公開されました。

※1　酸化銅ナノキューブ
　塩基性Cu(II)水溶液を安定化剤の存在下、還元剤を添加すると還元反応が進行し、酸化銅(I)を生じます。反応条件によって酸化銅の微結晶が成長する結晶面およびサイズをコントロールでき、(100)面を安定化させるとキューブ状の構造体を得ることができます。このようなナノ構造触媒は活性な表面や大きな表面積を持つため、高機能触媒として広く応用されています。

※2　有機ナノレイヤー
　界面での触媒反応は、溶液中の反応に比べてわずかな量の物質が界面に吸着することで大きく反応に影響します。有機分子は触媒表面に柔軟に吸着するために、多くは界面の触媒活性を失活させますが、レイヤー内で立体的な構造をコントロールすることで、触媒表面への選択的な物質供給や、触媒過程への分子的な介入によって触媒性能を上げるという点が注目されています。

• 題目: Uniform wrapping of copper(i) oxide nanocubes by self-controlled copper-catalyzed azide–alkyne cycloaddition toward selective carbon dioxide electrocatalysis
• 著者:Takuma Umeda, Takeshi Kurome, Ayumu Sakamoto, Kazuyuki Kubo, Tsutomu Mizuta, Seung Uk Son, Shoko Kume*
• 雑誌: Chem. Commun., 2022,58, 8053-8056.
• DOI: 10.1039/D2CC02017C