高輝度・ナノビーム特性を活かしたサイエンス
不均一系触媒の局所的な構造を探る
自動車の排気ガス中には、燃料の不完全燃焼による炭化水素、CO、NOxなどの有害な成分が混入しており、これらの有毒ガスが直接大気中に排出されないよう、排気前に分解・浄化する必要があります。そのために白金、パラジウム、ロジウムもしくはイリジウムを主成分とする排ガス触媒が広く利用されています。
このような触媒は、担体表面に触媒活性点となる金属を分散（担持）したもので、一般に不均一系触媒と呼ばれています。不均一系触媒は、自動車の排ガス触媒に限らず、化学工業で基礎的な化学物質を大量に生産するために広く用いられており、国民生活を支えるために今や不可欠なものとなっています。
触媒反応を効率的に進めるためには、まずその反応がどのようなステップで進行し、どのステップがボトルネック（律速反応）になっているのかを詳しく知ることが重要です。しかし、不均一系触媒はその名前の通り触媒部位が不均一に分布していて、単結晶のような規則的な構造を取っていないため、その局所的な構造を調べることは困難です。したがって、担体表面の触媒活性点で実際にどのようなステップで反応が進行しているのか、実はまだよく分かっていないのです。(*1)
このような触媒の局所的な構造を詳しく調べるために、ERLの「高輝度・ナノビーム特性」が有効ではないかと期待されています。ERLの放射光ビームは回折限界光ですので、ナノメートルサイズに集光することが可能です。このビームを使って、触媒表面をくまなく走査することにより、触媒活性点をピンポイントで調べることが可能になります。また局所的な触媒活性点で時々刻々と進行する反応を時間を追って調べることも可能になるでしょう。このような測定が実現することにより、より効率の高い不均一系触媒の開発が加速されると期待されます。
(1) ナノメートルサイズの不均一系触媒の研究例：
K. Mori, T. Hara, T. Mizugaki, K. Ebitani, and K. Kaneda; "Hydroxyapatite-Supported Palladium Nanoclusters: A Highly Active Heterogeneous Catalyst for Selective Oxidation of Alcohols by Use of Molecular Oxygen", J. Am. Chem. Soc. 126, 10657-10666 (2004)
