化学：触媒反応向けのメソ多孔質ゼオライトにおける希土類–白金合金ナノ粒子

白金（Pt）は、よく用いられる触媒であり、石油化学プロセスでは触媒の活性、選択性、寿命を向上させるために他の金属と合金化させることが多い。そうした触媒は、一般的に多孔質固体に担持された金属ナノ粒子の形で作製され、金属前駆体化合物を高温でH₂流の下で還元することにより得られる。この方法は、還元されやすい後周期遷移金属を用いる場合にはうまくいくが、H₂還元法による希土類元素とのPt合金形成は、希土類元素酸化物の化学ポテンシャルが低いため、ほぼ不可能である。今回我々は、細孔壁に表面骨格欠陥（「シラノールネスト」と呼ばれる）があるメソ多孔質ゼオライトを担体として用い、このゼオライトがPtと希土類元素の合金形成を可能にすることを示す。シラノールネストがあると、希土類元素はバルク酸化物の場合よりも化学ポテンシャルが著しく高い単一原子種として存在できるようになり、Pt上に拡散できることが見いだされた。こうして得られたメソ多孔質ゼオライトに担持された二金属ナノ粒子は金属間化合物であることが、高分解能透過型電子顕微鏡観察と水素化学吸着測定によって示された。我々は、この化合物が、プロパン脱水素化反応向けの安定で高活性かつ選択的な触媒であることを見いだした。後周期遷移金属を用いると、同じ作製戦略によって非常に大量の第二金属を取り込んだPt合金触媒が生成され、例えばコバルトとの合金（PtCo）の場合、H₂中での一酸化炭素の選択的酸化において高い触媒活性と選択性を示すことが明らかになった。

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