多変量解析によるハイエントロピー合金（HEA）触媒の開発と超HEAナノ粒子の創製

本提案では、多変量解析を用いた効率的な材料探索手法を基軸として、5元素以上が等モル比程度で混合した新しい合金種であるハイエントロピー合金（Highentropy alloy: HEA）ナノ粒子の革新的触媒開発に挑戦する。さらに、前人未到の20種類以上の元素が原子レベルで混ざりあった超ハイエントロピー合金（Ultra HEA: UHEA）ナノ粒子の実現を目指す。本研究開発により、高活性と高耐久性を有した触媒の開発や、従来のナノ合金では達成されなかった複雑な反応ステップを介する高難度反応を促進する触媒開発が行えると期待される。本年度は研究代表者が既に開発した、Ru、Rh、Pd、Ir、Ptの5元素から成る白金族HEAナノ合金（PGM-HEA）が高活性を示している水素発生反応を用いて、多変量解析を用いたPGM-HEA 触媒開発に着手した。具体的な方法としては、まず乱数により金属組成を振ったPGM-HEAを合成し、同定・触媒活性評価を行った。得られた結果を用いて、触媒活性に対してどのような因子が影響を与えているのかを、組成・粒径・合成条件等、実験で得られる数値をパラメータ化したものを説明変数とし、触媒活性を目的変数として、重回帰分析や主成分分析を通して、最適な構造を有するHEA触媒を開発に取り組んだ。本年度は、水素発生反応触媒として、多変量解析で得たモデルを用いた仮想実験によりPGM-HEAの組成最適化を行い、実際に合成することで高活性なPGM-HEA触媒を得ることに成功した。また、より多元素を含んだUHEA NPsの合成も並行して行った結果、合成法を検討して15元素程度まで固溶させることに成功した。

本提案では、多変量解析を用いた効率的な材料探索手法を基軸として、5元素以上が等モル比程度で混合した新しい合金種であるハイエントロピー合金（Highentropy alloy: HEA）ナノ粒子の革新的触媒開発に挑戦する。さらに、前人未到の20種類以上の元素が原子レベルで混ざりあった超ハイエントロピー合金（Ultra HEA: UHEA）ナノ粒子の実現を目指す。本研究開発により、高活性と高耐久性を有した触媒の開発や、従来のナノ合金では達成されなかった複雑な反応ステップを介する高難度反応を促進する触媒開発が行えると期待される。本年度は研究代表者が既に開発した、Ru、Rh、Pd、Ir、Ptの5元素から成る白金族HEAナノ合金（PGM-HEA）が高活性を示している水素発生反応を用いて、多変量解析を用いたPGM-HEA 触媒開発に着手した。具体的な方法としては、まず乱数により金属組成を振ったPGM-HEAを合成し、同定・触媒活性評価を行った。得られた結果を用いて、触媒活性に対してどのような因子が影響を与えているのかを、組成・粒径・合成条件等、実験で得られる数値をパラメータ化したものを説明変数とし、触媒活性を目的変数として、重回帰分析や主成分分析を通して、最適な構造を有するHEA触媒を開発に取り組んだ。本年度は、水素発生反応触媒として、多変量解析で得たモデルを用いた仮想実験によりPGM-HEAの組成最適化を行い、実際に合成することで高活性なPGM-HEA触媒を得ることに成功した。また、より多元素を含んだUHEA NPsの合成も並行して行った結果、合成法を検討して15元素程度まで固溶させることに成功した。