[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?

[スポンサーリンク]

みなさんは触媒(Catalyst)と言ったら何を思い浮かべますか(トップ画像出典:株式会社キャタラー)?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 (出典:株式会社キャタラー)

関連書籍

関連リンク

chiaki

投稿者の記事一覧

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。

関連記事

  1. サイエンスアゴラの魅力を聞く-「iCeMS」水町先生
  2. 免疫/アレルギーーChemical Times特集より
  3. 最長のヘリセンをつくった
  4. 好奇心の使い方 Whitesides教授のエッセイより
  5. 化学研究ライフハック: Firefoxアドオンで化学検索をよりス…
  6. 【速報】HGS 分子構造模型「 立体化学 学生用セット」販売再開…
  7. 当量と容器サイズでヒドロアミノアルキル化反応を制御する
  8. 従来のペプチド合成法に替わるクリーンなペプチド合成法の確立を目指…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. スタチンのふるさとを訪ねて
  2. 大学院講義 有機化学
  3. 室内照明で部屋をきれいに 汚れ防ぐ物質「光触媒」を高度化
  4. 水素水業界、国民生活センターと全面対決 「断じて納得できません」
  5. 第59回―「機能性有機ナノチューブの製造」清水敏美 教授
  6. 第2回エクソソーム学術セミナー 主催:同仁化学研究所
  7. マイケル・オキーフィ Michael O’Keeffe
  8. デュアルディスプレイDNAコード化化合物ライブラリーの改良法
  9. パラジウム錯体の酸化還元反応を利用した分子モーター
  10. 生体外の環境でタンパクを守るランダムポリマーの設計

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2016年11月
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930  

注目情報

注目情報

最新記事

元素のふるさと図鑑

2022年も折り返しに差し掛かりました。2022年は皆さんにとってどんな年になり…

Q&A型ウェビナー カーボンニュートラル実現のためのマイクロ波プロセス 〜ケミカルリサイクル・乾燥・濃縮・焼成・剥離〜

<内容>本ウェビナーでは脱炭素化を実現するための手段として、マイクロ波プロセスをご紹介いたします…

カルボン酸、窒素をトスしてアミノ酸へ

カルボン酸誘導体の不斉アミノ化によりキラルα-アミノ酸の合成法が報告された。カルボン酸をヒドロキシル…

海洋シアノバクテリアから超強力な細胞増殖阻害物質を発見!

第 392回のスポットライトリサーチは、慶應義塾大学大学院 理工学研究科 博士後期課…

ポンコツ博士の海外奮闘録⑧〜博士,鍵反応を仕込む②〜

ポンコツシリーズ一覧国内編:1話・2話・3話国内外伝:1話・2話・留学TiPs海外編:1…

給電せずに電気化学反応を駆動 ~環境にやさしい手法として期待、極限環境での利用も~

第391回のスポットライトリサーチは、東京工業大学物質理工学院応用化学系 稲木研究室の岩井 優 (い…

GCにおける水素のキャリアガスとしての利用について

最近ヘリウムの深刻な供給不安により、GCで使うガスボンベの納期が未定となってしまい、ヘリウムが無くな…

タンパク質リン酸化による液-液相分離制御のしくみを解明 -細胞内非膜型オルガネラの構築原理の解明へ-

第 390 回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院 理学系研究科 助教の 山崎…

桝太一が聞く 科学の伝え方

概要サイエンスコミュニケーションとは何か?どんな解決すべき課題があるのか?桝…

レドックス反応場の論理的設計に向けて:酸化電位ギャップ(ΔEox)で基質の反応性を見積もる

第389回のスポットライトリサーチは、東京農工大学大学院生物システム応用科学府(生物有機化学研究室)…

Chem-Station Twitter

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP