排ガス浄化触媒活性を有する新規合金ナノ粒子

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自動車の排気ガスを浄化する触媒は、大気汚染の防止に役立っている。なかでも三元触媒といわれる、白金・パラジウム・ロジウムを使用した触媒は、排気ガス中のNOx(窒素酸化物)、HC (炭化水素) 、CO (一酸化炭素)を同時に分解することができるため、一般的に広く用いられている。

しかしながら、三元触媒に用いられている白金・パラジウム・ロジウムは貴金属であり、希少で高価である。中でもロジウムは産出量が白金やパラジウムと比べて少ないため、ロジウムの代替材料が求められていた。

ロジウムを凌駕する排ガス浄化触媒活性を有する新規合金ナノ粒子
―元素間融合により電子状態を改変、優れたNOx還元活性の発現―

大分大学工学部の永岡勝俊准教授、九州大学稲盛フロンティア研究センターの古山通久教授、九州大学大学院工学研究院の松村晶教授、京都大学大学院理学研究科の北川宏教授らの研究チームは、パラジウム(Pd)とルテニウム(Ru)からなる合金ナノ粒子が、ロジウム(Rh)と同等以上の非常に高い自動車排ガス浄化性能を示すことを見出し、その原因がPdRu固溶型合金の持つ電子的な特徴がRhと非常に良く似ているためであることを明らかにした。

2016.6.24 九州大学プレスリリース[PDF]

今回、大分大学・九州大学・京都大学・科学技術振興機構(JST)の研究チームは、Rhよりも資源量が豊富なPdとRuが周期表上でRhの両隣にあることに注目、バルク状態では通常合金を作らないPdとRuをナノ粒子化することにより、Pd/Ruが原子レベルで固溶した合金ナノ粒子の合成に成功し、Rhを超える触媒特性を確認したとのこと。

また、同研究チームは、Pd/Ru固溶型合金の電子的特性が、Rhに類似し、「擬似ロジウム」として振る舞うことを明らかにしたとのことである。

この成果によって、自動車の触媒用途はもとより、自動車の触媒以外にもロジウム代替材料として利用可能性があり、よりいっそうの検討がのぞまれる。また、Rh以外の金属代替についても、Rhで明らかにされた固溶型合金ナノ粒子の知見が応用できる可能性があり、さらなる展開が期待できる。

【ウェブサイト】

九州大学稲盛フロンティア研究センター 次世代エネルギー研究部門

九州大学工学研究院 エネルギー量子工学部門 量子線物性工学研究室

大分大学工学部 永岡研究室

京都大学大学院 工学研究科 北川研究室

科学技術振興機構(JST)