日本科学技术署 无花果
1三元固溶体合金纳米粒子的STEM-EDX分析
合金溶液状态评估
10纳米大小的颗粒为载体，附着在载体上的1-2纳米颗粒为固溶体合金纳米颗粒
在元素分布图像中，三个元素被着色为红色、蓝色和绿色，并且完全均匀混合的粒子被表示为白色
在日本科学技术研究院战略基础研究项目中，古屋金属公司和京都大学科学研究生院的北川浩史教授开发了大规模生产技术，能够连续合成几个纳米固溶体合金颗粒，这在以前是很难实现的
利用这一技术，我们成功地实现了1nm级固溶体合金纳米粒子及其负载催化剂的稳定和连续合成，这是使用液相还原反应的一般方法难以获得的(图
1)
在常规方法中，当我们尝试大量生产固溶体合金纳米颗粒时，元素的混合方法不均匀并且粒度分布变宽，使得难以连续合成具有良好质量和稳定性的纳米颗粒
为了实现大规模生产技术，我们新开发了一个连续流生产系统(图
2)将溶剂热合成法引入古屋金属公司
有限公司
该设备能够实现连续生产，同时保持固溶体合金纳米颗粒的质量，我们的目标是基于该设备配置进行大规模生产
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2溶剂热连续流动制造设备示意图
其中原料和载体高度分散的溶液和使用加热器加热的还原剂在高温高压下在反应器中混合，并且金属离子被还原成载体上的金属原子
之后，金属原子在合金化的同时在载体上生长，但是混合溶液被快速冷却，并且颗粒的聚集被抑制
因此，我们可以合成一种载体上负载1nm类固溶体合金纳米粒子的催化剂
通过这种合成装置新开发的固溶体合金纳米颗粒是一种由不可能混合在一起的金属制成的新型合金
此外，众所周知，在包括催化科学在内的许多研究领域中，合金的物理和化学性质通过还原到纳米级而发生显著变化
固溶体合金纳米粒子被认为是创新的催化剂，可以净化各种废气，并有效地将原材料转化为基本化学品和能源
因此，它们将大大有助于实现一个可持续的社会，在环境净化和制造技术，排放更少的二氧化碳
事实上，它作为汽车尾气净化催化剂和化学工艺催化剂已经在评估过程中，我们正与国内外公司和研究机构合作，在社会上推广其应用
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3氮氧化物净化性能的比较
合金A和B是三元固溶体合金纳米颗粒，其中混合了三种元素
甲和乙有不同类型的元素
合金C是由两种元素混合而成的二元固溶体合金纳米颗粒
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图3显示了汽车废气中所含氮氧化物的净化性能测试结果
我们已经成功地开发出一种廉价的催化剂，它远优于铑(铑)，铑目前被用作最好的催化剂，并且在低温下显示出活性
汽车废气净化催化剂在600℃左右的温度范围内具有良好的废气净化性能，并且当发动机在起动后没有立即预热(冷启动)时，对改善废气净化性能有很大的需求
汽车的废气排放法规逐年变得更加严格，即使在这样的冷启动下，也必须提高满足法规标准的低温活性
在图的评估中
3、铑催化剂的活性也作为对比进行了评价；然而，使用该技术合成的合金A的反应开始于大约50℃的低温
固溶体合金纳米颗粒在160℃时的氮氧化物转化率比铑高7倍以上，表明它是一种创新的方法
通过进一步应用这一技术，有望开发出难以制造的新型固溶体合金纳米颗粒材料，并实际应用以前没有大规模生产技术的固溶体合金纳米颗粒材料
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