「貴金属8元素混ぜ 夢の合金 京大が成功 触媒性能プラチナの10倍」
金や銀、白金（プラチナ）など貴金属と呼ばれる８種類の元素を全て混ぜた合金の開発に世界で初めて成功したと、京都大などの研究チームが米国化学会誌に発表した。水から電気分解で水素を製造する触媒として、既存の白金と比べ１０倍以上の性能があるといい、研究チームは「青銅器時代から約５０００年間、誰も成功しなかった夢の合金ができた。エネルギー問題の解決にもつながる可能性がある」と期待する。
また、「８種類全ての貴金属元素から合金を作ったのは、５千年に及ぶ合金作製の歴史で初めて」としている。水素を発生させる触媒としての活性が高いため、工業技術への応用が期待でき、化学メーカーや自動車メーカーとの共同研究も進行しているという。８元素は他にパラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム。いずれも希少で耐腐食性がある。水と油のように混ざらない組み合わせがあり、全て合わせるのは困難と考えられてきた。
京大理学研究科の北川宏教授（無機化学）らのチームは「非平衡化学的還元法」と呼ばれる手法で、８元素の金属イオンを均一に含む溶液を２００度の還元剤に注ぎ、瞬間的に還元させてナノ（ナノは１０億分の１）メートル規模の合金を作ることに成功した。高温・高圧の環境で大量生産する方法も見つけたという。
北川教授らのチームは２０２０年に金と銀、オスミウムを除いた白金族５元素の合金を開発している。白金族は触媒に多用されており、５元素の合金は水素発生の触媒に使われる白金の電極に比べ２倍の活性を示した。金と銀、オスミウムはそれぞれ単独では水素発生の触媒として機能しないが、これらも混ぜた８元素の合金は１０倍以上の高活性を示した。企業と協力して量産化を進めるという。
水素は二酸化炭素を排出しない次世代エネルギーとして注目されている。北川教授は「金や銀を混ぜることで触媒としての性能が向上したのは驚きだ。今回は８元素を均一に混ぜたが、比率を変えることでより高い活性も期待できる」と話す。
（毎日新聞より引用させて頂きました。
人類は古来、金属にさまざまな元素を混ぜて合金を作り、利用してきた。元素の組み合わせや比率により多彩な性質が生まれるが、組み合わせる方法が分からず、精密な原子のレベルでまだ実現していないものも多いという。こうした中、貴金属の8元素全てを使って合金を作ることに成功したと京都大学、信州大学などの研究グループが発表した。物質の性質を大きく左右する電子の詳しい状態も調べた。各元素がバラバラの時とは性質が一変しており、この成果を手掛かりに、化学反応を促す優れた触媒が生まれるかもしれない。
５種類以上の元素が均等に混在する合金は、ハイエントロピー合金（ＨＥＡ）と呼ばれユニークな性質を持つとされるが実用例はまだ少ない。理学研究科の北川宏教授や白眉センターの草田康平准教授などのグループは既に、６種類の白金属からＨＥＡを作製。今回は白金属に金と銀を加えた貴金属８種類でＨＥＡを作製することを試みた。
グループは加熱の手順など合成方法を工夫して、８種類の元素からナノサイズの粒子状の合金作製に成功した。出来上がった合金の各元素の電子状態を調べると、同じ元素でも合金内の位置によって多様な状態となっていた。水素を発生させる電極触媒として、非常に高い活性を示した。
貴金属にどの種類の元素を含めるかには他の定義もあるが、今回は国内で最も一般的な８種類にしたという。草田准教授は「ＨＥＡの分野はまだ分からないことだらけ。合金をつくる元素の割合で性質にどんな変化があるのか、今後もさらに研究したい」と話す。
