Research Abstract

メソポーラス金属ロジウムナノ粒子

Mesoporous metallic rhodium nanoparticles

2017年5月19日 Nature Communications 8 : 15581 doi: 10.1038/ncomms15581 (2017)
メソポーラス金属ロジウムナノ粒子
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メソポーラス金属は、露出活性サイトが豊富に存在しており、高い表面を持つため、新しいタイプの先端的なナノ構造触媒となっている。鋳型を用いるハードテンプレート法やソフトテンプレート法によってさまざまな貴金属(例えばPt、Pd、Au)構造体が合成されてきたが、ロジウム(Rh)金属は表面エネルギーが比較的高いなどの理由もあり、メソポーラスRhナノ粒子が化学反応によって作製された例はない。今回我々は、ポリマーミセル鋳型[ポリ(エチレンオキシド)-b-ポリ(メチルメタクリレート) (PEO-b-PMMA)]の表面で化学還元によってメソポーラスRhを作製する単純でスケーラブルな方法を報告する。作製したメソポーラスRhナノ粒子は、メタノールの電極触媒酸化において、市販のRh触媒の約2.6倍の活性を示した。意外なことに、この高表面積メソポーラス構造のRh触媒は、400℃まで熱的に安定であった。高い表面積と熱的安定性を兼ね備えているため、高濃度のO2を含んだリーンバーン(希薄燃焼)排ガスにおける一酸化窒素(NO)の浄化についても、優れた触媒活性を実現できる。

Bo Jiang, Cuiling Li, Ömer Dag, Hideki Abe, Toshiaki Takei, Tsubasa Imai, Md. Shahriar A. Hossain, Md. Tofazzal Islam, Kathleen Wood, Joel Henzie and Yusuke Yamauchi

Corresponding Author

山内 悠輔
物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点

Mesoporous noble metals are an emerging class of cutting-edge nanostructured catalysts due to their abundant exposed active sites and highly accessible surfaces. Although various noble metal (e.g. Pt, Pd and Au) structures have been synthesized by hard- and soft-templating methods, mesoporous rhodium (Rh) nanoparticles have never been generated via chemical reduction, in part due to the relatively high surface energy of rhodium (Rh) metal. Here we describe a simple, scalable route to generate mesoporous Rh by chemical reduction on polymeric micelle templates [poly(ethylene oxide)-b-poly(methyl methacrylate) (PEO-b-PMMA)]. The mesoporous Rh nanoparticles exhibited a ∼2.6 times enhancement for the electrocatalytic oxidation of methanol compared to commercially available Rh catalyst. Surprisingly, the high surface area mesoporous structure of the Rh catalyst was thermally stable up to 400 °C. The combination of high surface area and thermal stability also enables superior catalytic activity for the remediation of nitric oxide (NO) in lean-burn exhaust containing high concentrations of O2.

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