ロジウムを凌駕する高耐久性な多元素ナノ合金排ガス浄化触媒の開発に成功 －地金価格9割カットでNOx還元高活性と高耐久性の両立を実現－

　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。

　Rhは産業上極めて重要な戦略元素であり、窒素酸化物（NOx）を唯一浄化できることから、産出量の9割以上が自動車の排ガス浄化用触媒に使用されています。しかし、昨今の世界的な自動車排ガスのさらなる規制強化（ユーロ6からユーロ7へ）のために、稀少なRhの需要が非常に高まり、2021年1月には過去最高の1グラム約76,000円を記録しました。このような背景の下、自動車工業界では、より安価でRhに匹敵する性能を持つ新しい物質の開発が強く求められています。

　本研究グループは過去にRhよりも資源量が豊富なパラジウム（Pd）とルテニウム（Ru）を初めて原子レベルで混ぜることに成功し、自動車排ガスの主成分であるNOxの浄化に対する触媒活性がRhを凌駕することを発見しました。しかし、このPdRuナノ合金は高温下での排ガス浄化反応では構造が崩れ、活性劣化を引き起こすことが問題でした。今回、このPdRu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、高温での固溶体構造を安定化させた種々のナノ合金の開発に成功し、PdRuイリジウム（Ir）ナノ合金がPdRuおよびRhよりも高活性かつ、高耐久性であることを発見しました。

　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。