地金価格９割カットでＮＯｘ還元高活性と高耐久性の両立を実現
2021-03-10 京都大学,信州大学,名古屋大学,九州大学,科学技術振興機構
京都大学 大学院理学研究科 北川 宏 教授、草田 康平 同 特定助教（研究当時、現：京都大学 白眉センター 特定准教授）、信州大学 先鋭領域融合研究群 先鋭材料研究所 古山 通久 教授、名古屋大学 大学院工学研究科 永岡 勝俊 教授、九州大学 大学院工学研究院 松村 晶 教授らの研究グループは、自動車排ガス浄化に対して最も高い性能を有するロジウム（Ｒｈ）を凌駕する、高耐久な多元素ナノ合金触媒の開発に成功しました。Ｒｈは産業上極めて重要な戦略元素であり、窒素酸化物（ＮＯｘ）を唯一浄化できることから、産出量の９割以上が自動車の排ガス浄化用触媒に使用されています。しかしながら、昨今の世界的な自動車排ガスのさらなる規制強化（ユーロ６からユーロ７へ）のために、稀少なＲｈの需要が非常に高まり、２０２１年１月には過去最高の１グラム約７６，０００円を記録しました。このような背景の下、自動車工業界では、より安価でＲｈに匹敵する性能を持つ新しい物質の開発が強く求められています。本研究グループは過去にＲｈよりも資源量が豊富なパラジウム（Ｐｄ）とルテニウム（Ｒｕ）を初めて原子レベルで混ぜることに成功し、自動車排ガスの主成分であるＮＯｘの浄化に対する触媒活性がＲｈを凌駕することを発見しました。しかし、このＰｄＲｕナノ合金は高温下での排ガス浄化反応では構造が崩れ、活性劣化を引き起こすことが問題でした。今回、このＰｄＲｕに第３の元素を加えることで配置エントロピーを増大させ、高温での固溶体構造を安定化させた種々のナノ合金の開発に成功し、ＰｄＲｕイリジウム（Ｉｒ）ナノ合金がＰｄＲｕおよびＲｈよりも高活性かつ、高耐久性であることを発見しました。
本成果は、２０２１年３月１０日（日本時間）に独国の国際学術誌「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」にオンライン掲載されます。
本研究は科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業ＡＣＣＥＬ「元素間融合を基軸とする物質開発と応用展開」（研究代表者：北川 宏、プログラムマネージャー：岡部 晃博、研究開発期間：平成２７年８月～令和３年３月、ＪＰＭＪＡＣ１５０１）、一部はＪＳＰＳ 科学研究費助成事業 特別推進研究「非平衡合成による多元素ナノ合金の創製」（研究代表者：北川 宏、研究開発期間：令和２年８月～令和７年３月）、文部科学省のナノテクノロジープラットフォーム事業の九州大学超顕微解析研究センターおよびＮＩＭＳ「微細構造解析プラットフォーム」の支援を受けて実施しました。
＜論文タイトル＞
- “Highly Stable and Active Solid-Solution-Alloy Three-Way Catalyst by Utilizing Configurational-Entropy Effect”
- ＤＯＩ：10.1002/adma.202005206
＜お問い合わせ先＞
＜研究に関すること＞
北川 宏（キタガワ ヒロシ）
京都大学 大学院理学研究科 教授
草田 康平（クサダ コウヘイ）
京都大学 白眉センター 特定准教授
古山 通久（コヤマ ミチヒサ）
信州大学 先鋭領域融合研究群 先鋭材料研究所 教授
永岡 勝俊（ナガオカ カツトシ）
名古屋大学 大学院工学研究科 教授
松村 晶（マツムラ ショウ）
九州大学 大学院工学研究院 教授
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
寺下 大地（テラシタ ダイチ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部
＜報道担当＞
京都大学 総務部 広報課 国際広報室
信州大学 総務部 総務課 広報室
名古屋大学 管理部 総務課 広報室
九州大学 広報室
科学技術振興機構 広報課
