[スポンサーリンク]

一般的な話題

自動車排ガス浄化触媒って何?

みなさんは触媒(Catalyst)と言ったら何を思い浮かべますか?酸化還元触媒、金属触媒、有機分子触媒、光触媒・・・色々ありますね。化学研究の現場で使用するのはもちろんですが、最近は日常生活にも触媒に関連した商品があります(例えば光触媒商品など)。

では、我々の生活の中で陰ながら大活躍している”自動車排ガス浄化触媒”というのはご存じですか?

自動車排ガス浄化触媒って何?

その名の通り、自動車の排気ガスに含まれている環境や人体に有害な化学物質をきれいに浄化する触媒のことです。ガソリン車の場合は、具体的には以下の反応の促進を行います。

NO + CO (+ HC(炭化水素))  →  CO2 + 1/2N2

NOはNOxでとらえておく方が良さそうです。式の左側はエンジンの燃焼によって発生する代表的な化学物質。NOxは光化学スモッグの原因となりますし、COは人体に悪影響を及ぼすことで有名です。そこで、これらの物質を別の安全な化学物質に変換する必要があります。結果としてNOxをN2に、COをCO2に変換します。(CO2だって環境に悪影響では?という議論はここでは置いておきます。COを排気するよりは安全と考えます)式だけではイメージが湧きにくいので、反応の概略図を引用します。

自動車排ガス浄化触媒の反応

自動車排ガス浄化触媒の反応 (出典 : 東北大学原子材料科学高等研究機構)

これなら一目で分かるでしょうか?ちなみに真ん中の赤い部分が自動車排ガス浄化触媒です。「三元触媒」というのは3の有害排気ガス[CO、CH、NOx]を無害なガス[CO2、H2O、N2]に変える触媒を指します。1番肝の部分となる貴金属触媒の部分には白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)のような白金族元素が使われます。「助触媒」とは貴金属触媒の働きを助け、浄化能を向上させる役割を果たす材料のこと。使用する貴金属触媒との相性が大切ですが、酸化セリウム(CeO2)は助触媒として広く利用されているようです。

実はこれ、触媒コンバーターという装置の中に入っているものです。車をお持ちの方、車に興味がある方はすでにご存じかもしれませんね。この装置がついていない車だと、国で指定されている排ガス規制をクリアすることは難しいでしょう。

触媒コンバーター

触媒コンバーター (出典 : 住友金属鉱山株式会社)

ちなみに触媒コンバーターのみで別売りにもなっていて、価格を調べてみると1つ3万円前後のようです(価格幅は広い)。高い!と思うかもしれませんが、触媒コンバーターに使用されるのは貴金属ですのでこの値段設定にもうなずけます。さらに、これらの触媒をサポートする材料であるAl2O3やCeO2を使用するのも要因かと思います。とはいえこれらの存在は大変重要で、比表面積の増加や金属との相互作用による排気ガスの浄化能向上などに役立っています。この働きに関してはいまだ分かっていない点も多く、このメカニズムを明らかにしていくことが触媒研究の1つの目的になります。

別売りになっている理由は、触媒コンバーターのみを交換するケースがあるからです。

自動車排ガス浄化触媒の研究事情

反応式だけを見ると非常に簡単な反応に思えるのですが、実態はかなり複雑です。反応機構についても完全には分かっておらず、固体触媒の難しさをひしひしと実感します。

また、COは酸化する方向へ、NOxは還元する方向へ反応を進行させる必要があるので、反応条件(空燃比)も重要になってきます。空気の割合が多ければ酸化的雰囲気となりますし、燃料の割合が多ければ還元的雰囲気と状況が変わります。この調整がうまくいかないと、COは酸化できたのに、NOxはほとんど浄化できないなどといった結果が起こります。なかなか気難しい装置だと言えるでしょう。

車に必須の装置であることと関係して企業の研究開発が盛んであること、企業と大学の共同研究も積極的に行われることも特徴でしょうか。

おわりに

いかがだったでしょうか。我々の生活に最も密着している触媒は以外にもこの自動車排ガス浄化触媒だったりするのかもしれませんね!自動車排ガス浄化触媒はWeb上でも解説が充実しているので、興味が出てきた方は一度訪れてみると良いかと思います。

関連動画

関連書籍

関連リンク

The following two tabs change content below.

chiaki

国立大学の研究員として勤務。専門は有機合成化学、触媒化学。現象を「分子」の視点でとらえることが何よりも楽しみ。特技は囲碁、棋力はアマチュア2段程度。

最新記事 by chiaki (全て見る)

関連記事

  1. 「シカゴとオースティンの6年間」 山本研/Krische研より
  2. ケージ内で反応を進行させる超分子不斉触媒
  3. 2010年ノーベル化学賞予想ーケムステ版
  4. アミジルラジカルで遠隔位C(sp3)-H結合を切断する
  5. OMCOS19に参加しよう!
  6. ジボリルメタンに一挙に二つの求電子剤をくっつける
  7. みんな大好きBRAINIAC
  8. “研究者”人生ゲーム

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. アロタケタールの全合成
  2. ウルフ・デッツ反応 Wulff-Dotz Reaction
  3. 米デュポンの第2・四半期決算は予想下回る、エネルギー費用高騰が打撃
  4. オープンアクセス論文が半数突破か
  5. ポール・ウェンダー Paul A. Wender
  6. 化学 美しい原理と恵み (サイエンス・パレット)
  7. 生物活性物質の化学―有機合成の考え方を学ぶ
  8. パテントクリフの打撃顕著に:2012製薬業績
  9. ダウとデュポンの統合に関する小話
  10. ケミカル・アリに死刑判決

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

DNAを切らずにゲノム編集-一塩基変換法の開発

ゲノム編集といえば、今流行りのCRISPR/Cas9を思い浮かべる方が多いと思います。CRISPR/…

文献管理ソフトを徹底比較!

今や、科学者向けの文献管理ソフトはよりどりみどりだ。その中から代表的な8つを検討した。タイト…

君はPHOZONを知っているか?

唐突ですがスマホでゲームやりますか?筆者はファミコン世代ということもあり、様々なゲームをやってき…

ゴードン会議に参加して:ボストン周辺滞在記 Part II

ゴードン会議の参加体験記とボストン周辺の滞在記について書いています。さて、前回のPart I…

ジスルフィド架橋型タンパク質修飾法 Disulfide-Bridging Protein Modification

システイン(Cysteine, Cys)を標的とするタンパク質修飾法はその信頼性から盛んに用いられて…

ACSで無料公開できるかも?論文をオープンにしよう

科学のオープン化推進の試みが各国で進められており、日本でも研究成果を基本的に全面公開しようとする動き…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP