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世界最高効率のパラジウム触媒 省資源化・レアメタル依存低下に効果

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世界最高効率のパラジウム触媒 省資源化・レアメタル依存低下に効果

理化学研究所、科学技術振興機構、九州大学は、有機太陽電池材料や医薬品の合成に使用可能で、高効率な触媒反応を示す「シリコンナノワイヤーアレイ 担持パラジウム触媒」の開発に成功した。

今回、共同研究グループは、原料1molに対して1ppm未満で機能する固定化触媒の開発を目指し、シリコンナノワイヤーアレイにパラジウムナノ粒子を固定させた新触媒を開発。この触媒を使い、2つの化学物質を選択的に結合させるクロスカップリングの反応のひとつである「溝呂木-ヘック反応」を行ったところ、従来に比べて数万分の1の量に相当する0.49ppmで反応が進行。また、触媒活性の指標である触媒回転数も200万回転に達し、この反応に有効な固定化触媒として世界最高効率を実現した。

今後は、基礎科学と工学の両側面に基づく新しい触媒の開発を目指す。新触媒は、低エネルギーで高効率・低コストでの物質変換を可能としたため、将来、年間数トン以上の合成を可能とする大規模処理装置、大規模な化学プラントへの応用や低エネルギー・低環境負荷での新物質開発の促進へ大きな波及効果が期待される。また、基礎研究を継続し、さらに安定性・耐久性を高めたパラジウム触媒の開発を進めていく。

特定の化学反応の反応速度を速める物質「触媒」は、さまざまな化学製品の製造に用いられている。クロスカップリングの反応は、医薬品合成、機能性材料合成、石油化学製品製造において重要な役割を果たしている。しかし現在、1kg当たり100万円以上もする高価なレアメタルであるパラジウムを大量に使用する方法しか確立されていない。そのため、省資源の実現の観点からも、微量で機能する触媒が開発できれば、低コスト化や省資源化、レアメタルへの依存低下につながると期待されていた。

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