大分大学の永岡勝俊准教授、京都大学の北川宏教授らは、パラジウム（Pd）とルテニウム（Ru）を原子レベルで混合した合金ナノ粒子が、自動車の排ガス浄化用触媒として用いられるロジウム（Rh）と同等以上の非常に高い浄化性能を示すことと、その原因を明らかにした。6月24日に英科学誌サイエンティフィック・リポーツ電子版で公開された。
パラジウムとルテニウムは、周期表上でロジウムの両隣に位置しており、ロジウムよりも資源量が豊富に存在する。この2つの金属の合金は周期表上で間に位置するロジウムに似た性質を示す可能性があると予想できるが、いわば水と油のような関係であるため、普通の方法では混ざり合わない。そこで北川教授は、2014年1月にナノサイズ化と化学的還元法により、パラジウムとルテニウムが原子レベルで混ざり合った合金ナノ粒子の合成に成功した。
今回、自動車排ガスの主成分である窒素酸化物の浄化に対する性能を調べたところ、この合金ナノ粒子がロジウムをしのぐ触媒性能を持つことがわかった。その原因について解析したところ、この合金がロジウムに非常によく似た特徴を持ち、いわば「擬似ロジウム」として振る舞うことを明らかにした。今後は触媒化学のみならず、さまざまな分野で擬似ロジウムとしての応用が期待できる。
さらに今回の研究成果は、目的とする性質や特徴を元素の原子レベルでの組み合わせでデザインできることを示す。さまざまな元素の組み合わせに拡張することで、一層の新物質の開発、機能の発現が期待できる。
同研究は、科学技術振興機構（JST）戦略的創造推進事業チーム型研究（CREST）「元素戦略を基軸とする物質・材料の革新的機能の創出」の一環で実施された。
画像提供：科学技術振興機構（JST）
