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化学：Au–Pd分離によって促進されるアルコール酸化の二元金属触媒反応
Nature 603, 7900 doi: 10.1038/s41586-022-04397-7
酸素を末端酸化剤として用いる、担持金属ナノ粒子によって触媒される酸化反応では、酸素還元速度が制限要因になることがある。現在商業用途に使われている重要な反応であるアルコールの酸化的脱水素化が、その良い例である。担持された金（Au）ナノ粒子は、アルコールの脱水素化によるアルデヒド生成に対して活性が高いが、酸素還元に対してはそれほど効果的ではない。対照的に、担持されたパラジウム（Pd）ナノ粒子は、酸素還元に対し高効率である。この不均衡は、AuとPdを合金化することで克服でき、これによりどちらの反応に対しても活性が向上する。しかし、この合金の電気化学ポテンシャルは2つの金属の折衷的なものとなるため、この合金では、酸素還元を改善できるが脱水素化活性は制限されることが多い。今回我々は、炭素担持二元金属触媒でAu成分とPd成分を分離することによって、対応する合金触媒で達成された値と比較して、反応速度をほぼ2倍にできることを示す。我々はこれを、炭素担持一元金属Au触媒と炭素担持一元金属Pd触媒の物理的混合物、そして別々のAu領域とPd領域から構成される二元金属触媒を用いて実証する。さらに我々は、この反応促進が、別々のAu部位とPd部位で起こる異なる酸化還元過程の結合に起因すると考えられることを、電気化学的に実証する。この触媒効果、すなわち協同的酸化還元反応促進効果の発見によって、多成分不均一系触媒の設計方法が得られる。
