白金族ハイエントロピー合金ナノ触媒の合成に成功

京都大学 大学院理学研究科　北川 宏　教授、草田 康平　同特定助教、Ｄｏｎｇｓｈｕａｎｇ Ｗｕ　同特定研究員らの研究グループは、白金族元素（Ｐｌａｔｉｎｕｍ Ｇｒｏｕｐ Ｍｅｔａｌｓ：ＰＧＭｓ）である６元素（白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ））を全て原子レベルで均一に混ぜ合わせたハイエントロピー合金（ＨＥＡ）ナノ粒子（ＰＧＭ－ＨＥＡ）の合成に成功しました。さらに、ＰＧＭ－ＨＥＡナノ粒子はエタノール酸化反応電極触媒として、既報の触媒と比較して記録的に高い活性を示すだけでなく、従来の単純な金属触媒では達成できなかった１２電子完全酸化反応が進行していることを明らかにしました。この反応は多様な反応中間体が存在し、１２個の電子とプロトンが関与する極めて複雑な反応ですが、ＰＧＭ－ＨＥＡは各構成元素それぞれが特異な素反応に対して高活性を示す白金族であり、かつそれらが原子レベルで混合することで粒子表面に多彩な吸着サイトを有するため、複雑な反応の各素反応を協奏的に促進させたものと考えられます。この結果は、従来の金属触媒では達成できなかったその他の高難度反応に対しても、ハイエントロピー合金触媒が高活性をもつ可能性を示しています。

本成果は、２０２０年７月２９日（米国東部時間）に米国の国際学術誌「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ」にオンライン掲載されました。