バイメタル表面の構造と触媒作用

Pt-Rhバイメタル触媒はガソリン車排気ガス中のNO_Xを除去する三元触媒として知られている。触媒の特性を上げるのに少量のRhが不可欠なことは経験から分かっている。しかしRhの役割は殆ど分かっていない。本研究ではPt(100),Pt(110)等の単結晶表面に電気化学的にRhを析出させた表面を作って、表面の構造と触媒活性を調べた。その結果、Rhの役割はほぼ解明できた。Pt(100),Pt(110)の単結晶表面のNO+H_2反応に対する触媒活性を調べてみるとPt(100)表面は活性が高く約400K(130C)から反応が始まりN_2の生成が認められる。しかし、Pt(110)表面は殆ど活性を示さず700K(430C)以上になってもN_2の生成は殆ど認められなかった。このような表面に一層以下のRh原子を析出させるとPt(100)表面だけでなくPt(110)表面も約400K(130C)から反応が始まり、しかも殆ど同じ活性を示すことが分かった。即ち、NO+H_2反応はPt表面では「構造敏感な反応」であったのがRhを少量のせたPt触媒では完全に「構造鈍感な反応」に変わってしまうことが分かった。このことは実用触媒にとって大変に重要である。即ち、Rhを加えると表面に出ている全ての白金原子が触媒として高い機能を発揮するようになることを意味する。また、このような高い機能を持つ触媒表面は1原子層のPtに約1/3層のRhによって構成できることを示した。

Pt-Rhバイメタル触媒はガソリン車排気ガス中のNO_Xを除去する三元触媒として知られている。触媒の特性を上げるのに少量のRhが不可欠なことは経験から分かっている。しかしRhの役割は殆ど分かっていない。本研究ではPt(100),Pt(110)等の単結晶表面に電気化学的にRhを析出させた表面を作って、表面の構造と触媒活性を調べた。その結果、Rhの役割はほぼ解明できた。Pt(100),Pt(110)の単結晶表面のNO+H_2反応に対する触媒活性を調べてみるとPt(100)表面は活性が高く約400K(130C)から反応が始まりN_2の生成が認められる。しかし、Pt(110)表面は殆ど活性を示さず700K(430C)以上になってもN_2の生成は殆ど認められなかった。このような表面に一層以下のRh原子を析出させるとPt(100)表面だけでなくPt(110)表面も約400K(130C)から反応が始まり、しかも殆ど同じ活性を示すことが分かった。即ち、NO+H_2反応はPt表面では「構造敏感な反応」であったのがRhを少量のせたPt触媒では完全に「構造鈍感な反応」に変わってしまうことが分かった。このことは実用触媒にとって大変に重要である。即ち、Rhを加えると表面に出ている全ての白金原子が触媒として高い機能を発揮するようになることを意味する。また、このような高い機能を持つ触媒表面は1原子層のPtに約1/3層のRhによって構成できることを示した。