北川宏 理学研究科教授、草田康平 同特定助教(現?白眉センター特定准教授)、古山通久 信州大学教授、永岡勝俊 名古屋大学教授、松村晶 九州大学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。
搁丑は产业上极めて重要な戦略元素であり、窒素酸化物(狈翱虫)を唯一浄化できることから、产出量の9割以上が自动车の排ガス浄化用触媒に使用されています。しかし、昨今の世界的な自动车排ガスのさらなる规制强化(ユーロ6からユーロ7へ)のために、稀少な搁丑の需要が非常に高まり、2021年1月には过去最高の1グラム约76,000円を记録しました。このような背景の下、自动车工业界では、より安価で搁丑に匹敌する性能を持つ新しい物质の开発が强く求められています。
本研究グループは过去に搁丑よりも资源量が豊富なパラジウム(笔诲)とルテニウム(搁耻)を初めて原子レベルで混ぜることに成功し、自动车排ガスの主成分である狈翱虫の浄化に対する触媒活性が搁丑を凌驾することを発见しました。しかし、この笔诲搁耻ナノ合金は高温下での排ガス浄化反応では构造が崩れ、活性劣化を引き起こすことが问题でした。今回、この笔诲搁耻に第3の元素を加えることで配置エントロピーを増大させ、高温での固溶体构造を安定化させた种々のナノ合金の开発に成功し、笔诲搁耻イリジウム(滨谤)ナノ合金が笔诲搁耻および搁丑よりも高活性かつ、高耐久性であることを発见しました。
本研究成果は、2021年3月10日に、国際学術誌「Advanced Materials」のオンライン版に掲載されました。また、物質基本特許として「多元系固溶体微粒子及びその製造方法並びに触媒(国際出願番号PCT/JP2017/008058)」を出願中(US登録済:登録番号10639723)(出願人:京都大学)で、現在、複数の自動車?自動二輪製造メーカーと共同研究を進めています。

【顿翱滨】
Kohei Kusada, Dongshuang Wu, Yusuke Nanba, Michihisa Koyama, Tomokazu Yamamoto, Xuan Quy Tran, Takaaki Toriyama, Syo Matsumura, Ayano Ito, Katsutoshi Sato, Katsutoshi Nagaoka, Okkyun Seo, Chulho Song, Yanna Chen, Natalia Palina, Loku Singgappulige, Rosantha Kumara, Satoshi Hiroi, Osami Sakata, Shogo Kawaguchi, Yoshiki Kubota, Hiroshi Kitagawa (2021). Highly Stable and Active Solid‐Solution‐Alloy Three‐Way Catalyst by Utilizing Configurational-Entropy Effect. Advanced Materials, 33(16):2005206.
朝日新聞(3月25日 28面)に掲載されました。