東京工業大学 元素戦略研究センター長の細野秀雄栄誉教授、同センターの叶天南特任助教、北野政明准教授らは、カルシウムとアルミニウムの酸化物C12A7(12CaO・7Al2O3)がサブナノサイズのケージから構成されていて、その最表面ではケージ構造が破れていることに着目し、その部分に白金原子を入れ込んで安定的に固定した単原子触媒の開発に成功した。
遷移金属の単原子触媒は、原子の周りの結合が不飽和なために、バルクの金属に比べて圧倒的に触媒活性が高いことや、金属原子の利用効率が極めて高いことから、活発な研究がおこなわれている。しかし、高温にすると担持された単原子金属が凝集してしまい、活性が低下することが問題であった。本研究成果は、この課題を克服するものである。
本研究成果は、担持体のC12A7が石灰とアルミナのみから構成される安価な物質であること、また高価な触媒である白金を単一原子として安定に担持できることから、ありふれた元素の活用と希少金属の使用量の低減を目指す「元素戦略」に資するものといえる。
この成果は英国科学誌Nature Communicationsにて2月24日にオンライン公開された。
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掲載誌: Nature Communications
タイトル:Stable single platinum atoms trapped in sub-nanometer cavities in 12CaO・7Al2O3 for chemoselective hydrogenation of nitroarenes(ニトロアレン類の選択的還元のための12CaO・7Al2O3のサブナノメートルのキャビティーに捕捉された安定な単原子白金原子)
著者: 叶天南(Tian-Nan Ye)、肖泽文(Zewen Xiao)、李江(Jiang Li)、巩玉(Yutong Gong)、阿部仁※、丹羽尉博※、笹瀬雅人、北野政明、細野秀雄
(※高エネルギー加速器研究機構、それ以外は東京工業大学 元素戦略研究センター)
DOI: 10.1038/s41467-019-14216-9