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本研究では、電気化学セルが生成する活性酸素の驚異的に高い酸化力に着目し、酸素の活性化過程を理解するとともに、電気化学セルをナノサイズ化することにより、その酸化力を触媒反応に利用することを試みる。今年度においては、ターゲットとする反応を模擬ガソリン排ガス中の炭化水素燃焼とし、達成目標を白金使用量0.1wt%において炭化水素を200℃以下で低温燃焼することとした。検討した項目は、プロトン導電性Sn_<0.9>In_<0.1>P_2O_7粒子に白金粒子を物理混合した触媒に、ppmレベルの炭化水素(エタン、プロパン、またはブタン)と酸素、および数%水蒸気からなる混合ガスを供給した際の出口ガス分析である。その結果、白金量が0.1wt%でも200℃でほぼすべての炭化水素を二酸化炭素へ燃焼することができた。しかも、この触媒活性は共存ガスとして一酸化炭素やNOxの存在にほとんど影響されなかった。ここで、注目すべきことは、上述の触媒活性が同様に試験した1wt%白金/γ-アルミナ触媒の活性よりもかなり高く、さらに触媒1活性点当たりの反応速度で比べると、前者が後者より5-7桁も大きな値を示したことである。もう一つの検討項目として、触媒機能の発現機構を調べるため、動力学的手法によって触媒活性に対するプロトン導電性への関与を解明するとともに、電気化学的手法によって反応が局所電池(または混成電位)機構で進行することも実証した。以上のことより、今回見出された触媒はガソリン排ガス触媒(三元触媒)からのレアメタルなどの希少資源の供給問題を解決する有効なアプローチとして期待される。
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