Research press release


Nature Chemistry

Finding a ‘Goldilocks’ catalyst

燃料電池や金属-空気電池向けの効果的な触媒の探索指針を示す設計原理がNature Chemistry(電子版)に報告されている。現在クリーンエネルギーデバイスは、白金やパラジウムなどの高コスト金属が用いられているため、幅広い利用が阻まれている。低コスト触媒を探索することによって、そうしたデバイスの普及が可能になるであろう。

Y Shao-Horn、H Gasteigerおよび共同研究者らは、ペロブスカイト型化合物と総称されるさまざまな酸化物化合物を研究し、マンガンまたはニッケルを含むペロブスカイト型化合物が最良の性能を示すことを発見した。彼らは、分子軌道法を利用することによって、触媒性能を決定する要因が2つあるという結論を出した。1つは特定の軌道に存在する電子の数であり、もう1つは金属原子と酸素原子の結合の程度である。これらの基準を指針として、費用効率が高く、電子の数と結合が「ちょうどよい」材料でできた最良の触媒を求めて探索が続けられている。

Design principles that will guide the search for more effective catalysts for fuel cells and metal-air batteries are reported online inNature Chemistry this week. Finding cheaper catalysts will enable the wider use of these clean-energy devices, which is currently hindered by the expense of the metals, such as platinum and palladium, which are currently used.

Yang Shao-Horn, Hubert Gasteiger and colleagues studied a range of oxide compounds called perovskites, and discovered that those containing manganese or nickel had the best performance. Using a molecular orbital approach, they concluded that there were two factors that determine catalyst performance: how many electrons are in a certain orbital and the extent of bonding between metal and oxygen atoms. With these rules as a guide, the search is now on for the best catalysts from these cost-effective materials, where the numbers of electrons and the bonding are ‘just right’.

doi: 10.1038/nchem.1069


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