"鉄さび" で排ガス浄化用助触媒の酸素貯蔵量が40％以上増加

― 自動車排ガス浄化触媒の低コスト化に貢献 ―

2025年4月 2日 11:00 |プレスリリース・研究成果

研究者情報

〇大学院工学研究科 知能デバイス材料学専攻
教授　高村 仁
研究室ウェブサイト

発表のポイント

セリウム（Ce）・ジルコニウム（Zr）系酸化物に5体積%の酸化鉄を添加するだけで酸素貯蔵能力を向上させることに成功しました。

製造時の精密な酸素濃度制御が酸素貯蔵能力向上の鍵であることを見出しました。

排ガス浄化触媒の低コスト化やパラジウム（Pd）等の貴金属使用量の削減が期待されます。

発表概要

自動車産業において電気自動車（EV）シフトに停滞感も出る中、エンジン車の排ガス規制強化の対応が喫緊の課題です。排ガスを浄化する触媒の高性能化とパラジウムなどの高価な貴金属の使用量削減の鍵を握るのが、酸素を蓄える機能を持つ酸素貯蔵セラミックス^(注1)です。
東北大学大学院工学研究科知能デバイス材料学専攻の高村仁教授らは、わずか5体積%の鉄さび（酸化鉄）をCe−Zr系酸化物に混ぜて熱処理することで、400 ℃において従来よりも43%高い酸素貯蔵能力が得られることを発見しました。さらに、この優れた性能の発現には、製造時の精密な酸素濃度制御による結晶構造の制御が鍵とわかりました。この"鉄さび"で簡便に酸素貯蔵セラミックスを高性能化する手法は排ガス浄化触媒の低コスト化や貴金属使用量の削減に大きく貢献すると期待されます。
本成果は2025年3月23日（現地時間）にナノサイエンスに関する学術誌Smallに掲載されました。

図1. 酸化鉄添加Ce・Zr系酸化物が規則構造となる仕組み

用語解説

注1. 酸素貯蔵セラミックス：周囲のガス雰囲気（酸化・還元雰囲気）に応じて、構造を保ったまま酸素の貯蔵・放出が可能なセラミックスの総称。自動車の排ガス触媒において、Ce−Zr系酸化物（Ce1-xZrxO2）が広く用いられている。

論文情報

タイトル：Insights into low-temperature cation ordering in Fe-added Ce-Zr-based oxides [Open Access]
著者：Yume Okazaki, Akihiro Ishii, Itaru Oikawa, Hitoshi Takamura*
*責任著者：東北大学大学院工学研究科　教授　高村仁
掲載誌：Small
DOI：10.1002/smll.202412830


詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学大学院工学研究科
教授　高村　仁
TEL: 022-795-3938
Email: takamura*material.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学大学院工学研究科情報広報室
担当　沼澤　みどり
TEL: 022-795-5898
Email: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）


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