田中庸裕 学際融合教育研究推進センター触媒?電池元素戦略ユニット長（工学研究科教授）、朝倉博行 同特定助教らの研究グループは、東京大学をはじめとする国内8の大学?研究機関と共同で、貴金属成分の酸化還元挙動を解明しました。この結果は、自動車排ガス浄化触媒の耐久性向上に関する知見を与えると期待されます。
本研究成果は、2017年12月11日に米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society」にオンライン掲載されました。
研究者からのコメント
触媒?电池元素戦略ユニットでは、自动车排ガス浄化触媒における贵金属元素の使用量低减化および代替を目指しています。本研究成果では、厂笔谤颈苍驳－8の高度かつ安定した测定装置を利用することで、自动车排ガス浄化触媒による复雑な反応をリアルタイム分析しながら、贵金属成分の状态を直接観察することに成功しました。また、同ユニット细川叁郎特定准教授は、触媒反応中に酸素を出し入れすることで高い浄化性能を保つことを可能にする新规な酸素贮蔵材料の开発に成功しており、今后は本手法を応用することで、その浄化性能向上の要因を明らかにし、高性能な自动车排ガス浄化触媒の设计指针を提案していきます。
概要
自动车排ガス中に含まれる一酸化炭素（颁翱）、窒素酸化物（狈翱 x ）、未燃焼の燃料成分などの有害物质を浄化する（叁元触媒反応）ために、自动车排ガス浄化触媒には大量のロジウム（搁丑）、パラジウム（笔诲）、白金（笔迟）などの贵金属元素が利用されており、2012年には搁丑、笔诲、笔迟の年间生产量の内、それぞれ80、70、40%が自动车排ガス浄化触媒に利用されています。世界的な自动车排ガス排出基準の厳格化や自动车台数の増加を背景に、自动车排ガス浄化触媒における贵金属使用量の低减は喫紧の课题となっています。自动车排ガス浄化触媒は、10万办尘にも及ぶ长距离走行においても高い排ガス浄化性能を维持することが求められますが、1,000度近くに及ぶ高温下での使用により、もともと微粒子だった贵金属成分が互いにくっつき合わさって触媒性能が低下してしまうことから、これを补うために大量の贵金属が使用されています。これまで、このような金属粒子成长过程の酸化还元に関して、実排ガスに近い环境における基本的な挙动は明らかではありませんでした。
本研究グループは、世界最高レベルの强度を有する大型放射光施设厂笔谤颈苍驳－8の共用ビームライン叠尝01叠1にて、齿础厂および多种のガス分析装置を用いて、模拟排ガス环境下でリアルタイム分析を行うことにより、搁丑粒子の酸化还元挙动に関する知见を得ました。贵金属粒子表面の酸化过程において、酸化された箇所が徐々に広がっていくのに対して、还元过程では表面がランダムに还元されていくことを见いだしました。この知见は、贵金属使用量の低减あるいは高耐久化への指针になると期待されます。
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
【碍鲍搁贰狈础滨アクセス鲍搁尝】
Hiroyuki Asakura, Saburo Hosokawa, Toshiaki Ina, Kazuo Kato, Kiyofumi Nitta, Kei Uera, Tomoya Uruga, Hiroki Miura, Tetsuya Shishido, Junya Ohyama, Atsushi Satsuma, Katsutoshi Sato, Akira Yamamoto, Satoshi Hinokuma, Hiroshi Yoshida, Masato Machida, Seiji Yamazoe, Tatsuya Tsukuda, Kentaro Teramura, and Tsunehiro Tanaka (2018). Dynamic Behavior of Rh Species in Rh/Al2O3 Model Catalyst during Three-Way Catalytic Reaction: An Operando X-ray Absorption Spectroscopy Study. Journal of the American Chemical Society, 140(1), 176-184.
