大阪大学研究生院工学研究科金孝镇特任助教、森浩亮教授、中野贵由教授、山下弘巳名誉教授、以及大阪大学超高压电子显微镜中心市川聪特任教授组成的研究团队，将激光金属3D打印技术与表面改性处理相结合，成功研制出了具有近100%选择性的、可将温室气体二氧化碳（CO₂）转化为城市燃气主要成分甲烷（CH₄）的金属自催化反应器。相关研究成果已发表在期刊《Nature Communications》上。
图1. 使用激光金属3D打印技术制造的金属自催化反应器（SCR: Self Catalytic Reactor）及通过表面改性生成的Na₂Ti₃O₇纳米纤维结构（供图：大阪大学）
与需要20个大气压加压才能达到同等活性的传统钌（Ru）催化剂相比，这种新型催化剂在1个大气压、140℃的低温条件下即展现出了高活性与高选择性的优异特性。此外，通过对高活性钌活性物种的微观结构进行详细调查，成功证实了带负电的（Ti₃O₇）2-层能够促进低氧化态孤立Ru n+物种（0＜n＜4）的生成与稳定，并在常压温和条件下可以激活CO₂的这一理论学说。
该成果不仅对碳中和目标导向的催化领域具有重要意义，更有望为基于金属3D打印技术的先进材料科学领域带来广泛影响。
森教授表示：“为实现2050年碳中和目标，助力二氧化碳减排的催化技术正在不断创新，其中甲烷化实用催化剂的开发是公认的重要课题。本研究采用的金属3D打印技术在催化材料领域的应用实例尚处于发展阶段，但通过与表面处理等技术相结合，可覆盖多种多样的金属材料，因此有望成为支撑产业未来发展的基础技术。另一方面，我们还成功解明了驱动低温活性的催化因子，获得了具有重要学术价值的成果。期待该成果能引起产业界与学术界研究人员的共同关注。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Nature Communications
论文：Layered Na₂Ti₃O₇ -supported Ru catalyst for ambient CO₂ methanation
DOI：10.1038/s41467-025-57954-9
