格子内酸素により揮発性有機化合物の低温燃焼を可能にする新規な貴金属フリー触媒

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K04642
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26020:無機材料および物性関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 布谷 直義 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40715314)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 環境触媒 / 貴金属フリー / 揮発性有機化合物 / 酸化触媒

研究成果の概要

人体や環境に有害な揮発性有機化合物（トルエン等）を効率的に燃焼できる貴金属フリー触媒の創成を行った。格子内から効率的に酸素種を供給できる助触媒に着目し、Co3O4/ZrSn0.93Fe0.07O4-δを創製した結果、トルエンを250℃で完全燃焼できることを明らかにした。また、耐熱性に優れるLa10Si5CoO27-δを創製した結果、1000℃で合成したにもかかわらずトルエンを310℃で完全燃焼でき、同温度で合成したPt/Al2O3（290℃）に匹敵する活性であった。さらに、1400℃で合成した本触媒（330℃で完全燃焼）は、同温度で合成したPt/Al2O3（380℃）を上回る活性であった。

自由記述の分野

無機材料化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

揮発性有機化合物の燃焼触媒としては、貴金属系触媒が高活性であることが知られているが、貴金属は高価かつ希少であることから貴金属フリー触媒が望まれている。本研究では、格子内からの酸素供給に着目することにより、従来の貴金属フリー触媒より優れた活性を示す触媒を創製した。さらに、Pt系触媒は高温耐久性に問題があり、高濃度トルエンを処理する際に局所過熱（1000℃以上）されると失活するが、高温耐久性に優れる貴金属フリー触媒を新たに設計することにより、そのような高温に暴露された後においてPt系触媒に匹敵あるいは上回る活性を示す触媒も創製した。