関根の略歴 研究成果(2023/09/10更新) レドックス型の低温プロセスで二酸化炭素を効率よく資源化
主な受賞
■早稲田大学リサーチアワード（2023年12月22日）
■イギリス王立化学会 フェロー（2021年3月3日）
■文部科学大臣表彰 科学技術賞（令和2年度）
表面イオニクスによる選択的な低温固体触媒反応の研究
■石油学会 論文賞（令和元年度）
Selective Adsorption of Toluene on Perovskite-type Oxide
■日本化学会 学術賞（平成30年度）
表面イオニクスを活かした不均一系触媒反応の学理確立と応用展開
■石油学会 論文賞（平成29年度）
Hydrogen production by steam reforming of ethanol over Pt/CeO2 catalyst in electric field at low temperature
■石油学会 論文賞（平成27年度）
Effect of hydrocarbon structure on steam reforming over Ni/perovskite catalyst
■日本エネルギー学会 進歩賞（学術部門）（平成22年度）
化石資源からの水素・合成ガス製造のためのプロセスおよび触媒の開発
■FSRJ研究進歩賞（平成21年度）
ポリオレフィン系プラスチックのガス化・油化のための担持金属触媒プロセスの開発
■触媒学会奨励賞（平成19年度）
放電系と触媒反応系を組み合わせた水素製造システムに関する研究
■石油学会奨励賞（平成17年度）
新規非平衡放電を用いる炭化水素からの水素製造に関する研究
■経産省・クリーンジャパンセンター本多賞（平成11年度）
ポリプロピレンのラジカル転移型接触分解における反応制御
1968年11月生まれ
1993年 東京大学工学部合成化学科卒業（藤元研究室）
1995年 東京大学大学院工学系研究科応用化学専攻修士課程修了
1998年 東京大学大学院工学系研究科応用化学専攻博士課程修了（博士（工学））
1998-2001年 東京大学大学院工学系研究科応用化学専攻 助手
2001-2003年 早稲田大学理工学部応用化学科 助手
2003-2006年 早稲田大学ナノ理工学研究機構 講師
2006-2007年 早稲田大学理工学術院応用化学科 講師
2007-2012年 早稲田大学理工学術院応用化学科 准教授
2012年- 早稲田大学理工学術院応用化学科 教授
2011年- JSTフェロー（研究開発戦略センター・環境エネルギーユニットフェロー）（兼務・出向2011/4-）
2020年-2022年 早稲田大学先進理工学部教務主任（Assoc. Dean)
2022年-2026年 早稲田大学研究戦略センター所長
2026年- 早稲田大学 応用化学専攻長
関根の所属学会
イギリス王立化学会(RSC) アメリカ化学会(ACS) 水素エネルギー協会 日本エネルギー学会 触媒学会 石油学会 日本化学会 理論化学会 固体イオニクス学会 電気化学会
関根の主な役職など（現在）
Elsevier: Fuel誌 Deputy Editor in Chief (2025/12-) Editor (2017/2-2025/12)
経済産業省 産業構造審議会 グリーンイノベーションプロジェクト部会 委員・第1WG委員・第2WG委員・第3WG委員
日本成長戦略 資源エネルギーGX担当委員 マテリアルWG委員
経済産業省GXSC/HtA各種委員長・委員
グリーンイノベーション戦略推進会議 委員・WG座長(2020/7-)
経済産業省 トランジションファイナンス委員(2021/7-)
文部科学省 第13期 環境エネルギー科学技術委員会(2025/7-)
Natural Gas Conversion Board Member (国際天然ガス転換会議ボードメンバー 2016/6-）
NEDO未踏チャレンジ2050 プログラムオフィサー(2018/06-)
公益財団法人 三菱ガス化学記念財団理事(2019/11-)
OSTEC 一般財団法人 大阪科学技術センター 産業界におけるカーボンニュートラル研究会副会長(2024-)
ライノフラックス社顧問(2026/5-)
高知大学客員教授(2023/4-)
高知県IoPプロジェクトスーパーバイザー（2023/7/1-）
高知県グリーンLPガスプロジェクト推進会議発起人・会長（2022/5/27-)
高知県脱炭素社会推進協議会委員（2021/8/25-）
水素エネルギー協会 理事（2018/5-）副会長(2024/7-) 総務委員長(2026/5-)
日本エネルギー学会 理事（2025/2-)
ドイツe-fuel alliance ボードメンバー（2024/4-)
石油学会 理事（2025/5-)
石油学会運営委員会委員（2018/5-) 副議長(2024/5-) 議長(2026/5-)
石油学会部会連絡会代表(2018/5-)
日本LPガス協会・グリーンLPガス推進官民検討会委員（2022/7/29-)
北海道大学触媒科学研究所 運営協議会委員（2026/4-2028/3）・触媒科学計測共同研究拠点運営委員会委員(2022/4-2026/3)・委員長(2024/4-2026/3)
産業技術総合研究所 自己評価検証委員会委員（2026/3-）・アドバイザリーボード委員（2022-2025）
JACI（公社：新化学技術推進協会）フロンティア連携委員（2016/7-）
日本学術会議 特任連携会員(2024/12-)
触媒学会国際交流委員会委員（2017/5-）
触媒学会水素の製造と利用のための触媒技術研究会 世話人(代表：2010/3-2012/3)
触媒学会工業触媒研究会世話人(2010/3-)
Fuel Processing Technology (Elsevier) Editorial Board Member
Springer-Nature: Catalysis Surveys from Asia誌 Editorial Board
石油学会財務委員会委員(2018/5-)
石油学会職員人事委員会委員(2024/5-)
石油学会受託事業委員会委員(2024/5-)
石油学会事業活性化委員会委員(2024/5-)
石油学会海外協力分科会委員（2016/4-）
石油学会会員拡大委員会委員（2016/3-）
石油学会正会員候補者推薦委員会委員長(2024/1-)
日本エネルギー学会会員増強委員会委員長（2025/2-)
公益財団法人地球環境産業技術研究機構（RITE） 化学研究グループ産業化戦略協議会 アドバイザリボード委員（2022/4-）
文部科学省 各種委員
経済産業省・資源エネルギー庁 各種審査委員会委員
NEDO 各種評価委員
過去の政府・学会等での活動
TOCAT10 Chair
JSTさきがけ「反応制御」領域総括（2018/4-2025/3）
文部科学省・経済産業省 革新的環境イノベーション戦略 委員(2019/10-2020/1)
日本国際賞研究助成選考委員会 委員長（2015年度）
政府クリーンエネルギー戦略委員(2022/1-2024/3)
文部科学省・経済産業省 エネルギー・環境技術のポテンシャル・実用化評価検討会 委員(2018/12-2019/03)
文部科学省 第12期環境エネルギー委員会 委員・委員長代理(2023/7-2025/2)
文部科学省 第11期環境エネルギー委員会 委員・委員長代理(2021/7-2023/2)
文部科学省 第8期 環境エネルギー科学技術委員会 委員(2015/04-2017/03)
触媒学会理事（2016/5-2018/5）
触媒学会天然ガス転換触媒研究会 代表（2015/3-2024/3）世話人（-2015/3)
触媒学会編集委員会(2014/4-、2015/4-幹事、2016/4-幹事長)
TOCAT8 Treasurer(2016/2-2018/12)
日本化学会産学交流委員・R&D懇話会(2012/5-2016/03、2014/4-2016/03委員長)
触媒学会水素の製造と利用のための触媒技術研究会 世話人代表（2010/3-2012/3)
JSTさきがけ「革新的触媒」領域アドバイザー(2015-2021)
JST-CREST「革新的反応」領域アドバイザー（2018/4-2025/3）
石油学会表彰選考委員長(2015,2016)
石油学会石油化学部会 部会長（2015/4-2019/6）
触媒学会企画教育委員会委員(2011/3-2014/3、2016/4-2018/3教育委員長）)
触媒学会討論会委員会委員(2006/4-2008/3)
触媒学会キャタリシススクール運営委員長（2015, 2016)
触媒学会編集委員(1996-1998)
触媒学会広報委員会委員(2007/3-2009/3)
触媒学会参照触媒部会委員(2010/3-2020/9)
触媒学会東日本地区幹事・代議員(2010/3-2016/3)
触媒学会若手会代表幹事(1996-1998)
触媒学会50周年記念大会実行委員(2007/4-2008/3)
触媒学会サマーセミナー運営委員長(2014)
触媒学会キャタリシスパーク運営委員長(2013)
石油学会60周年記念大会副実行委員長(2018)
石油学会石油化学部会幹事(2007/4-2011/3)
石油学会論文誌編集委員(2006-2008)
石油学会JPIJS幹事(2005-2008)
石油学会JPIJS炭化水素の転換と水素・合成ガス製造研究会代表(2006-2008)
石油学会企画委員会委員(2009/3-2012/3)
石油学会50周年記念大会委員
水素エネルギー協会評議員(2014/4-2018/5)
水素エネルギー協会企画委員会委員（2015/6-2018/5）
日本エネルギー学会論文誌編集委員(2004-2008)
日本エネルギー学会企画委員（2016/05-2022/3）
日本エネルギー学会ガス化部会幹事
日本エネルギー学会石炭科学部会幹事(-2020/7)
早稲田大学研究戦略センター長(2022/9-2026/9)
早稲田大学先進理工学研究科教務主任(2020/9-2022/9)
日本化学連合 理事(2012/6-2026/3)
日本化学連合運営委員会副委員長（2015/5-2026/3）・政策提言WG委員長（-2026/3）
静電気学会評議員(2013/4-2015/3)
静電気学会諮問委員（2015/04-2019/3)
化学工学会反応工学部会分科会副代表
化学工学会会誌編集委員会委員(2009/3-2013/3)
FSRJニュース編集委員(2000-2006)
電気学会プラズマ技術委員会委員(2008/10-2011/9)
文部科学省 科学研究費補助金 学術変革領域研究 表面水素工学領域アドバイザー(2021/9-2024/3)
日本化学会（大会実行委員会・プログラム編成委員会など）
プラスチックリサイクル化学研究会アドバイザリー幹事(-2025/3)
静電気学会諮問委員（2020/1-2025/3）
日本学術会議 特任連携会員(2021/4-2023/9)
日本学術会議 特任連携会員(2018/2-2020/9)
各種国際・国内学会Local arrangement
他
公的研究費（関根が代表のもののみ記載）
文部科学省科研費基盤A 代表 2024/4-2028/3
JST ALCA Next 代表
JST未来社会創造事業 代表 2017/11-2022/3
CREST 超空間制御触媒による不活性低級アルカンの自在転換 2014/10-2020/3
文部科学省科研費基盤A 2017/4-2021/3
ALCA2013-, SIPエネルギーキャリア 2014-2015、2015-2018/3
文部科学省科研費基盤B一般 非ファラデー系電場触媒反応による低温での水素製造 2014/4-2017/3
NEDOグリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発／化学品製造プロセスの高度化に資するシーズ技術の先導的検討 2015-2016
文部科学省科研費基盤B一般 電場中での触媒反応の学理解明とその応用 2010/4-2014/3
JOGMEC提案公募2012-2013
JST-A-STEP エレクトリフォーミングを用いる新規エネルギー回収技術の開発 2010-2011
NEDO希少金属代替プロジェクト 2009-2014
CREST 2008-2011
科研費基盤B一般 電子励起された酸化物等の固体表面を用いた常温常圧触媒反応の研究 2005-2010
科研費若手A 低エネルギー放電を用いた天然ガスからの水素エネルギーと高機能炭素の併産プロセス 2003-
NEDO調査研究
PEC調査研究
JOGMEC提案公募研究
NEDD産業技術研究助成2005-2009
研究テーマ
非在来型触媒反応による炭化水素資源の有効利用プロセスの開発
具体例は論文リスト・学会発表リストをご参照ください
酸化還元が低温で高速で起こる材料を発見し、これをもちいて二酸化炭素を効率よく資源化できることを発見しました。
Jun-Ichiro Makiura, Takuma Higo, Yutaro Kurosawa, Kota Murakami, Shuhei Ogo, Hideaki Tsuneki, Yasushi Hashimoto, Yasushi Sato, Yasushi Sekine
Fast oxygen ion migration in Cu-In-oxide bulk and its utilization for effective CO2 conversion at lower temperature
Chemical Science, 12, 2108-2113, 2021.
doi: 10.1039/d0sc05340f
早稲田大学プレスリリース・日刊工業新聞2020/12/24朝刊・マイナビニュース・環境展望台・EurekAlert!・化学工業日報2021/01/13朝刊・日経産業新聞などで紹介されました
Jun-Ichiro Makiura, Sota Kakihara, Takuma Higo, Naoki Ito, Yuichiro Hirano, Yasushi Sekine*,
Efficient CO2 conversion to CO using chemical looping over Co-In oxide,
Chemical Communications, 58, 4837-4840, 2022.
doi: 10.1039/D2CC00208F
Keke Kang, Sota Kakihara, Takuma Higo, Hiroshi Sampei, Koki Saegusa, Yasushi Sekine*,
Equilibrium unconstrained low-temperature CO2 conversion on doped gallium oxides by chemical looping,
Chemical Communications, in press.
doi: 10.1039/D3CC02399K
電場印加による表面プロトニクスによってアンモニア合成が低温で効率良く進む
半導体性を有する担体に活性金属を担持して、電場を印加すると、低温でも効率よくアンモニア合成が進むことを見出しました。これは関根が代表を務める未来社会創造というプロジェクトの成果の一環です。
A. Gondo, R. Manabe, R. Sakai, K. Murakami, T. Yabe, S. Ogo, M. Ikeda, H. Tsuneki, Y. Sekine*,
Ammonia Synthesis Over Co Catalyst in an Electric Field
Catalysis Letters, 148(7), 1929-1938, 2018.
doi:10.1007/s10562-018-2404-6
K. Murakami, R. Manabe, H. Nakatsubo, T. Yabe, S. Ogo, Y. Sekine*,
Elucidation of the role of electric field on low temperature ammonia synthesis using isotopes,
Catal. Today, 303, 271-275, 2018.
doi: 10.1016/j.cattod.2017.08.008
R. Manabe, H. Nakatsubo, A. Gondo, K. Murakami, S. Ogo, H. Tsuneki, M. Ikeda, A. Ishikawa, H. Nakai, Y. Sekine*,
Electrocatalytic synthesis of ammonia by surface proton hopping,
Chemical Science, 8, 5434 - 5439, 2017.
doi: 10.1039/c7sc00840f
日経・化学工業日報・科学新聞・日経産業・選択・JSTプレスリリース・早大プレスリリース・EurekAlert!・PhysOrg・ScienceDaily・日経BP・日経テクノロジー・国立環境研 環境展望台・ITmedia・Gigazineなどに掲載
外部から電場を印加してプロトンを表面で動かすと低温でも反応が起こりうる
メタン（シェールガス・天然ガス）と水から低温で水素をつくりだす
半導体性を有する担体（セリウム酸化物など）に金属を担持した触媒に対して、外部から電場を印加すると、触媒表面に吸着した水蒸気などを介してプロトンが表面を動き（ホッピングし）、150度程度の低い温度でもメタンと水から水素を創り出すことが出来ることを見出しました。
これは関根が代表を務めるJST-CRESTという大型プロジェクトの成果の一環です。
Maki Torimoto, Shuhei Ogo*, Danny Harjowinoto, Takuma Higo, Jeong Gil Seo, Shinya Furukawa*, Yasushi Sekine,
Enhanced methane activation on diluted metal?metal ensembles under an electric field: breakthrough in alloy catalysis
Chemical Communications, 55, 6693-6695, 2019.
doi: 10.1039/C9CC02794G
R. Inagaki, R. Manabe, Y. Hisai, Y. Kamite, T. Yabe, S. Ogo, Y. Sekine*,
Steam reforming of dimethyl ether promoted by surface protonics in an electric field
Int. J. Hydrogen Energy, 43(31), 14310-14318, 2018.
doi:10.1016/j.ijhydene.2018.05.164
R. Manabe, S. Stub, T. Norby, Y. Sekine*,
Evaluating surface protonic transport on cerium oxide via electrochemical impedance spectroscopy measurement,
Solid State Communications, 270, 45-49, 2018.
doi: 10.1016/j.ssc.2017.11.010
S. Okada, R. Manabe, R. Inagaki, S. Ogo, Y. Sekine*,
Methane dissociative adsorption in catalytic steam reforming of methane
over Pd/CeO2 in an electric field,
Catal. Today, 307, 272-276, 2018.
doi: 10.1016/j.cattod.2017.05.079
R. Manabe, S. Okada, R. Inagaki, K. Oshima, S. Ogo, Y. Sekine*,
Surface protonics promotes catalysis,
Scientific Reports, 6, 38007, 2016.
doi: 10.1038/srep38007
メタン（シェールガス・天然ガス）と空気から低温でエチレンなどのC2炭化水素をつくりだす
メタンは、天然ガス・シェールガスの主成分ですが、燃やして熱を取り出す（コンロや給湯器、天然ガスのコンバインドサイクル発電など）か、700-800℃の高温で水蒸気改質して一旦合成ガス（COと水素）にした後に、別の化学プロセス（メタノール合成・FT合成など）で何かに転換するしか利用法がないのが現状です。我々は、このような利用法が限られたメタンを、低温電場中の触媒上で、空気により選択的に酸化することで、エチレンなどの利用価値の高いC2炭化水素へと転換する事ができることを見出しました。これは小河先生が代表を務めるJSTさきがけの成果の一環です。
Ayaka Sato, Shuhei Ogo*, Yuna Takeno, Kent Takise, Jeong Gil Seo, Yasushi Sekine,
Electric Field and Mobile Oxygen Promote Low-Temperature Oxidative Coupling of Methane over La1-xCaxAlO3-d Perovskite Catalysts
ACS Omega, in press.
doi: 10.1021/acsomega.9b00594
Ayaka Sato, Shuhei Ogo*, Keigo Kamata*, Yuna Takeno, Tomohiro Yabe, Tomokazu Yamamoto, Sho Matsumura, Michikazu
Hara, Yasushi Sekine,
Ambient-temperature Oxidative Coupling of Methane in an Electric Field by a Cerium Phosphate Nanorod Catalyst,
Chem. Commun., 55, 4019-4022, 2019.
doi: 10.1039/c9cc00174c
S. Ogo*, H. Nakatsubo, K. Iwasaki, A. Sato, K. Murakami, T. Yabe, A. Ishikawa,
H. Nakai, Y. Sekine,
Electron-Hopping Brings Lattice Strain and High Catalytic Activity in the
Low Temperature Oxidative Coupling of Methane in an Electric Field,
J. Phys. Chem. C, 122 (4), 2089?2096, 2018.
doi: 10.1021/acs.jpcc.7b08994
JSTプレスリリース、早大プレスリリース、EurekAlert、化学工業日報に掲載
K. Sugiura, S. Ogo*, K. Iwasaki, T. Yabe, Y. Sekine,
Low-temperature catalytic oxidative coupling of methane in an electric field over a Ce-W-O catalyst system,
Scientific Reports, 6, 25154, 2016.
doi: 10.1038/srep25154
水素キャリアから低温で効率よく水素を取り出す触媒プロセス
水素を運ぶためのキャリア（エネルギーキャリア）として、メチルシクロヘキサンというガソリン状の物質が注目されています。ここから水素を取り出すための高効率な触媒を見出しました。
Kent Takise, Ayaka Sato, Kota Murakami, Shuhei Ogo, Jeong Gil Seo, Ken-ichi
Imagawa, Shigeru Kado, Yasushi Sekine*,
Irreversible catalytic methylcyclohexane dehydrogenation by surface protonics at low temperature,
RSC Advances, 9, 5918-5924, 2019.
doi: 10.1039/c9ra00407f
S. Manabe, T. Yabe, A. Nakano, S. Nagatake, T. Higo, S. Ogo, H. Nakai,
Y. Sekine*,
Theoretical investigation on
structural effects of Pt-Mn catalyst on activity and selectivity for
methylcyclohexane dehydrogenation
Chem. Phys. Lett., 711, 73-76, 2018.
doi:10.1016/j.cplett.2018.09.026
Y. Sugiura, T. Nagatsuka, K. Kubo, Y. Hirano, A. Nakamura, K. Miyazawa,
Y. Iizuka, S. Furuta, H. Iki, T. Higo, Y. Sekine*,
Dehydrogenation of Methylcyclohexane over Pt/TiO2?Al2O3 catalysts,
Chem. Lett., 46(11), 1601-1604, 2017.
doi: 10.1246/cl.170722
A. Nakano, S. Manabe, T. Higo, H. Seki, S. Nagatake, T. Yabe, S. Ogo, T.
Nagatsuka, Y. Sugiura, H. Iki, Y. Sekine*,
Effects of Mn addition on dehydrogenation of methylcyclohexane over Pt/Al2O3 catalyst
Appl. Catal. A: Gen., 543, 75-81, 2017.
doi: 10.?1016/j.apcata.2017.06.017
効率よくエチレンを作り出す触媒プロセス
エチレンは、現在はナフサやエタンを高温で熱分解することで作られています。これを、低温でエタン脱水素を触媒により行うことが可能になりました。
Hirofumi Seki, Hikaru Saito, Kenta Toko, Yukiko Hosono, Takuma Higo, Jeong
Gil Seo, Shun Maeda, Kunihide Hashimoto, Shuhei Ogo, Yasushi Sekine*,
Effect of Ba addition to Ga-alpha-Al2O3 catalyst on structure and catalytic selectivity for dehydrogenation of
ethane
Applied Catalysis A:General, 581, 23-30 2019.
doi: 10.1016/j.apcata.2019.05.008
二酸化炭素を資源化する低温触媒プロセス
二酸化炭素を酸化剤として用いる、低温の触媒プロセスを見出しています。
Tomohiro Yabe*, Kensei Yamada, Kota Murakami, Kenta Toko, Kazuharu Ito, Takuma Higo,
Shuhei Ogo, Yasushi Sekine,
Role of Electric Field and Surface Protonics on Low-Temperature Catalytic Dry Reforming of Methane,
ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 7(6), 5690-5697, 2019.
doi: 10.1021/acssuschemeng.8b04727
T. Yabe, K. Yamada, T. Oguri, T. Higo, S. Ogo, Y. Sekine*,
Ni-Mg supported catalysts on low-temperature electro-catalytic tri-reforming
of methane with suppressed oxidation,
ACS Catalysis, 8, 11470-11477, 2018.
doi: 10.1021/acscatal.8b02476
T. Yabe*, Y. Sekine,
Methane conversion using carbon dioxide as an oxidizing agent: A review
Fuel Processing Technology, 181, 187-198, 2018.
doi:10.1016/j.fuproc.2018.09.014
T. Yabe, Y. Kamite, K. Sugiura, S. Ogo, Y. Sekine*,
Low-temperature oxidative coupling of methane in an electric field using
carbon dioxide over Ca-doped LaAlO3 perovskite oxide catalysts,
J. CO2 Utilization, 20, 156-162, 2017.
doi: 10.1016/j.jcou.2017.05.001
T. Yabe, K. Mitarai, K. Oshima, S. Ogo, Y. Sekine*,
Low-temperature dry reforming of methane to produce syngas in an electric
field over La-doped Ni/ZrO2 catalysts,
Fuel Processing Technology, 158, 96-103, 2017.
doi: 10.1016/j.fuproc.2016.11.013
木質系バイオマスなどと水と触媒からオレフィンを生み出す
セルロースは、木質系バイオマス（植物）などに多く含まれます。これに、我々が開発した触媒と水を加えて加熱するだけで、C3やC4のオレフィンを直接つくることができることを見出しました。触媒としては白金をゼオライトに担持したもので、現時点では液体生成物なども多く副生しますが、今後の触媒性能の向上により、ゆくゆくは植物からオレフィン（プラスチックや各種化学品の原料）を作り出すことができることが期待できます。
この内容は日本経済新聞2015年5月25日記事に掲載されるとともに、以下の論文でも詳細を発表しています。
S. Ogo*, Y. Okuno, H. Sekine, S. Manabe, T. Yabe, A. Onda, Y. Sekine,
Low-temperature direct catalytic hydrothermal conversion of biomass cellulose to light hydrocarbons over Pt/zeolite catalysts,
Chemistry Select, 2(22), 6201-6205, 2017
doi: 10.1002/slct.201701035
S. Ogo, T. Nishio, H. Sekine, A. Onda, Y. Sekine
One pot direct catalytic conversion of cellulose to C3 and C4 hydrocarbons using Pt/H-USY zeolite catalyst at low temperature,
Fuel Processing Technology, 141(1), 123-129, 2016.
doi: 10.1016/j.fuproc.2015.06.032
コバルトを担持したペロブスカイト型酸化物触媒が芳香族系炭化水素を還元剤として炭素析出なく水から水素を作り出せる
コバルトを担持したLSAOと呼ばれるペロブスカイト型酸化物を触媒として、芳香族の一つであるトルエンと水から、選択的に水素を作り出すことができることを見出しました。これにより、従来は炭素析出による反応器の閉塞などが課題となっていましたが、安定に水素を作り出す高性能触媒となることを見出しました。
この内容は以下の論文でも詳細を発表しています。
K. Takise, S. Manabe, K. Muraguchi, T. Higo, S. Ogo, Y. Sekine*,
Anchoring effect and oxygen redox property of Co/La0.7Sr0.3AlO3-d perovskite catalyst on toluene steam reforming reaction,
Appl. Catal. A: Gen., 538, 181-189, 2017.
doi: 10.1016/j.apcata.2017.03.026
K. Takise, T. Higo, D. Mukai, S. Ogo, Y. Sugiura, Y. Sekine*,
Highly active and stable Co/La0.7Sr0.3AlO3-d catalyst for steam reforming of toluene,
Catal. Today, 265, 111?117, 2016.
doi: 10.1016/j.cattod.2015.08.059
電場中でプロピレンを熱分解すると特異なナノスケール構造を有する炭素が生成
炭素は多様な構造を取ることが知られ、有機資源から作ることが出来て、軽くて強度が高いため、次世代の材料として期待されています。我々は、プロピレンの熱分解を電場中で行うことにより、これまでに例のない芋虫状に連結して外表面が硬い殻（グラフェンシート）で覆われた特異的な炭素構造を創出することができることを見出し、Carbon誌・Bull.Chem.Soc.Jpn.誌にて報告しました。
K. Mukawa, N. Oyama, T. Shinmi, Y. Sekine*,
Free-surfactant synthesis of graphene-layered carbon composite and its
utilization for electrocatalysis,
Bull. Chem. Soc. Jpn., 89, 892-898, 2016.
doi:10.1246/bcsj.20160137
K. Mukawa, N. Oyama, H. Ando, T. Sugiyama, S. Ogo, Y.Sekine*,
Synthesis of stable anisotropic carbon particle aggregates covered by surface
nano-graphitic sheets,
CARBON, 88, 33-41, 2015.
doi: 10.1016/j.carbon.2015.02.067
芳香族タールから炭素析出なく水素へと転換することのできる高性能触媒を提案
太陽の恵みで得られたセルロースなどの木質系バイオマス転換によるエネルギー利用においては、芳香族ならびに含酸素タール成分の生成が課題となってきました。我々は芳香族タールの代表成分としてトルエンを選び、これを還元剤として水と反応させることで高効率で炭素析出なく水素へと転換することができる触媒を見出し、Elsevierの論文誌Applied Catalysis A:General及びInternational Journal of Hydrogen Energyなどで報告しました。触媒は安価なNiをペロブスカイト型酸化物であるLaSrAlOxに担持したもので、担体の格子酸素が酸化還元能を発揮することで高性能・低炭素を実現してくれています。従来、Niは安価ですが炭素が析出しやすいこと（＝反応器の閉塞を起こす）が問題となっていましたが、本触媒はペロブスカイト酸化物の格子酸素とNiが協奏的に作用し、水素製造のための触媒として長時間高性能を維持してくれます。一連の論文のうち、炭化水素の構造が反応性と深い相関があることを示した2015年のJ.Jpn.Petrol.Inst.の論文が論文賞を受賞しました。
Appl. Catal. A:Gen., 530, 125?131, 2017.
doi:10.1016/j.apcata.2016.11.026
J. Jpn. Petrol. Inst., 58(2), 86-96, 2015.
doi:10.1627/JPI.58.86
Appl. Catal. A:Gen., 489, 155-161, 2015.
doi: 10.1016/j.apcata.2014.10.014
Appl. Catal. A:Gen., 471, 157-164, 2014.
doi:10.1016/j.apcata.2013.11.032
Appl. Catal. A:Gen., 466, 190-197, 2013.
doi:10.1016/j.apcata.2013.06.052
Appl. Catal. A:Gen., 464?465, 78-86, 2013.
doi:10.1016/j.apcata.2013.05.023
Int. J. Hydrogen Energy, 38, 7822-7829, 2013.
doi:10.1016/j.ijhydene.2013.04.095
Appl. Catal. A:Gen., 453, 60-70, 2013.
doi:10.1016/j.apcata.2012.11.040
Appl. Catal. A:Gen., 451, 160-167, 2013.
doi:10.1016/j.apcata.2012.11.005
天然ガスからの低温水素製造用触媒システム
水素は次世代の二次エネルギーとして注目されています。我々は、独自に発見した電場を印加した低温での触媒反応によって、従来の触媒反応では水素を得ることができない150度という非常に低い温度で、天然ガスの水蒸気改質反応を進行させうることを見出しました。その成果を、ElsevierのInternational Journal of Hydrogen Energy, Catalysis Todayなどで報告しました。下記図の中で、白抜きのプロットは従来型の触媒反応による水素製造の各温度におけるメタン転化率、黒く塗りつぶしたプロットは我々が独自に開発した電場中での水蒸気改質（Electreformingと呼んでいます）における活性を示します。このように、電場を印加することで、低い温度でもメタン水蒸気改質や水性ガスシフト・逆水性ガスシフトなど各種反応を、高い活性を発現させることができます。なおこの研究成果の一部は、CREST（代表：関根）、科研費基盤B（代表：関根）ならびにJST A-STEP（代表：関根）の成果です。
Catal. Today, 232, 27-32, 2014.（逆水性ガスシフト）
doi:10.1016/j.cattod.2013.11.035
Int. J. Hydrogen Energy, 38(7), 3003-3011, 2013.（メタン水蒸気改質）
doi:10.1016/j.ijhydene.2012.12.069
バイオマスアルコールの直接反応による水素製造のための高性能触媒を開発
エネルギーソースを持たない我が国は、太陽光を使うか、化石資源を買ってきて使うか、それ以外の資源を買ってきて使うか、といったオプションしか持ち合わせていません。太陽光によって育ったバイオマス（植物資源）を発酵させることによりエタノール水溶液を得ることができます。従来はお酒のように食料となる単糖類の発酵によって作られていましたが、近年セルロースなどからもセルラーゼあるいは触媒反応などと発酵を用いでエタノール水溶液を得ることができるようになっています。このエタノール水溶液、アメリカやブラジルなどでは、ガソリンと混ぜて使うため、完全に水を除いて使っていますが、その際に多量のエネルギーを消費します。我々は、エタノール水溶液をそのまま用いて水とエタノールを反応させて水素を取り出す（エタノールの水蒸気改質）反応に取り組み、高性能触媒を提案してきました。最近、コバルトを担持した触媒に微量の鉄あるいはカリウムを修飾すると、飛躍的に高い活性を発現することを見出し、Appl. Catal. A:Gen.等で報告しました。
Appl. Catal. A:Gen., 495, 30-38, 2015
doi: 10.1016/j.apcata.2015.01.018
Appl. Catal. A:Gen., 472, 113-122, 2014.
doi:10.1016/j.apcata.2013.11.026
水性ガスシフト反応による水素製造のための高性能鉄触媒を開発
水素を作る方法として、水の電解や光触媒による水の分解が知られていますが、工業的には炭化水素などの還元剤を用いて水を還元する方法が一般的です（水蒸気改質反応と呼ばれる）。この際、生成物として一酸化炭素が副生しますが、これを水と反応させてさらに水素を作り出す反応、これが水性ガスシフト反応と呼ばれる反応です。この反応は従来銅系（低温用）あるいは白金系（中温用）、鉄コバルト系（高温用）の触媒が知られていました。銅系は酸化還元に弱く、白金は高価で、鉄コバルトは活性が低く作動温度が高いことが課題でした。我々は安価な鉄系あるいはコバルト系触媒によって、中温での水性ガスシフト用高性能触媒を開発することに成功しました。この際に、微量のPdとKを修飾しますが、そのモル比率が1:2となったときに最も高い活性を発現することを見出し、Applied Catalysis A:GeneralやCatalysis Lettersにて報告しました。
Appl. Catal. A:Gen., 489, 247-254, 2015.
doi: 10.1016/j.apcata.2014.10.016
Appl. Catal. A:Gen., 457, 1-11, 2013.
doi:10.1016/j.apcata.2013.03.010
Catal. Lett. 143(4) 339-344, 2013.
doi:10.1007/s10562-013-0974-x
スチレン合成用の高性能触媒の開発
4大汎用プラスチックの一つであるポリスチレンの原料、スチレンはエチルベンゼンから脱水素によって作られます。そのための触媒を我々は独自に開発し、従来の工業触媒より高い性能を示すこと、また酸化還元特性に優れ安定な性能を発現することを見出し、Appl. Catal. A: Gen.にて報告しました。下記はそのGraphical Abstractからの引用です。我々の開発したLaBaFeMnOx触媒は、反応促進（活性）とペロブスカイト型酸化物の酸化還元特性のバランスによる安定性に優れた高性能触媒です。
Appl. Catal. A:Gen., 456, 197-203, 2013.
doi:10.1016/j.apcata.2013.02.029
Appl. Catal. A:Gen., 462-463, 168-177, 2013.
doi:10.1016/j.apcata.2013.04.041
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