密度汎関数法を用いたNO還元用代替触媒探索

概要

令和 4 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
密度汎関数法を用いた NO 還元用代替触媒探索
DFT-based screening of NO reduction catalyst
福岡工業大学工学部生命環境化学科 蒲池高志

研究成果概要
現在ガソリン車の排ガスに含まれる NOx を還元する触媒として Pd、Pt、Rh などのレアメタル
が使われている。これらレアメタルに大きく依存しない社会の構築は長期的課題であり、「元素
戦略」として様々な取り組みがなされている。本研究では、密度汎関数法を用いた網羅的な計
算により、NOx を還元する触媒として最適な２成分合金を探索している。これまでの計算から、
N-O 結合開裂の活性化エネルギーは金属の表面エネルギーと相関していることが明らかとな
っている。これまでに、密度汎関数計算に基づいた AFLOW データベースに登録されている
337 種類の２成分合金について、最も安定な面の表面エネルギーを京都大学化学研究所ス
ーパーコンピュータシステムの CASTEP プログラムを用いて決定した。令和 4 年度は、各種遷
移金属表面上のステップについて、N-O 結合開裂および N2,O2 生成活性化エネルギーや反
応熱を計算しており、将来的にインフォマティクスに役立つ相関関係を見出したい。
発表論文（謝辞なし）
1. “Systematical study on the electronic properties of monoazaphenanthrene compounds by theoretical
calculations and experimental observations”
N. Hamamoto, R. Yamashita, S. Arae, R. Irie, T. Kamachi, H. Fujimoto, Chemical Physics, 552, 111370,
(2022).
2. “Toward Computational Screening of Bimetallic Alloys for Methane Activation: A Case Study of MgPt
Alloy”
M. Yoshida, Y. Tsuji, S. Iguchi, H. Nishiguchi, I. Yamanaka, H. Abe, T. Kamachi, K. Yoshizawa, ACS
Catalysis 12, 9458-9472, (2022).
3. “Oxidative Addition of Methane and Reductive Elimination of Ethane and Hydrogen on Surfaces:
From Pure Metals to Single Atom Alloys”
Y. Tsuji, M. Yoshida, T. Kamachi, K. Yoshizawa, Journal of the American Chemical Society, 144,
18650-18671, (2022). ...