固固界面制御と Operando 計測による新規触媒の創成

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02515
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 田中 庸裕 京都大学, 工学研究科, 教授 (70201621)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: Operando / XAFS / 自動車排ガス浄化触媒 / 三元触媒 / 酸素貯蔵材料

研究成果の概要

本研究では自動車排ガス浄化触媒の一種である三元触媒について，担持金属種，金属酸化物担体の関係，特に触媒の固固界面の動的挙動を明らかにすることで，高活性，高耐久性触媒の設計指針を得ることを目的として研究を実施した．
その結果，Operando X 線吸収スペクトル測定を駆使して，自動車排ガス浄化触媒の活性金属種が触媒反応を起こしている際の動きが酸素貯蔵材料にどの様に影響されるかの直接観察，一定の条件で貴金属触媒に近い触媒活性を示す多元系卑金属触媒および希少金属フリーの酸素貯蔵材料の開発に成功した．

自由記述の分野

触媒化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

自動車生産量の増加および排ガス規制強化により，Rh, Pd, Ptの年間需要量の約半分以上が自動車排ガス浄化触媒の製造に用いられている．電気自動車の発展が著しいものの，内燃機関型の自動車は2050年における自動車生産量の半分以上を占めると推計されている．よって，貴金属元素使用量の低減あるいは貴金属からの脱却は喫緊の課題である．本研究では，自動車排ガス浄化触媒の活性金属種が触媒反応を起こしている際の動きが酸素貯蔵材料にどの様に影響されるかの直接観察，一定の条件で貴金属触媒に近い触媒活性を示す多元系卑金属触媒および希少金属フリーの酸素貯蔵材料の開発に成功し，新規触媒の設計指針を得ることができた．