元素戦略プロジェクト—NO分子解離に向けた脱貴金属触媒の設計—

抄録

密度汎関数理論に基づく第一原理計算を援用し，銅ベース触媒における一酸化窒素の解離反応を調査した。銅終端されたCu₂O（111）表面での一酸化窒素の解離はRh（111）表面での反応性に匹敵し，その遷移状態は両表面ともに気相状態よりエネルギー的に安定であった。これらの結果は，表面銅原子の電子状態や表面構造の変化に起因している。Cu₂O（111）表面の銅原子の局所状態密度から，d軌道がフェルミ面近傍に移行しており，一酸化窒素の吸着および解離を容易化している。Cu（111）表面では，解離に大きな活性化障壁が伴い，一酸化窒素は脱離する傾向にある。また，酸素終端されたCu₂O（111）表面への窒素原子と酸素原子の解離吸着は，表面下の酸素原子との反発によって不安定であることが分かった。本研究は，貴金属・有害物質を用いない機能性材料創成に向け，文部科学省による元素戦略プロジェクトと他研究グループとの連携を通じて行われた。