酸素吸放出材料

酸素吸放出材料とは，文字通り酸素を吸放出できる物質，特に金属酸化物のことを指します．

例えば，酸化鉄は Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO あるいは金属 Fe など様々な酸化状態を取り，相互に変換される際に酸素を吸放出するため，酸素吸放出材料と呼ぶことができます．この定義であれば，およそすべての金属酸化物は酸素吸放出材料であるといえるしょう．しかし，一般には，何らかの条件，特に周囲の雰囲気に合わせて酸素を吸放出する性質を持っている物質，あるいは何らかの条件，例えば温度によって酸素を吸放出する性質を持っている物質のことを酸素吸放出材料と呼ぶことが多いようです．

前者の例として，自動車排ガス浄化触媒に助触媒として利用される CeO₂-ZrO₂などが挙げられます．自動車排ガス中に含まれる窒素酸化物，一酸化炭素，燃料残渣の炭化水素などは三元触媒などの自動車排ガス浄化触媒によって，窒素へと還元，二酸化炭素，水へと酸化することで無害化されています．この反応では酸化反応と還元反応を同時に起こすため，ちょうどいい酸素濃度を維持する必要があります．

後者の例としては，温度によって結晶構造の変化を伴いながら，比較的低温で酸化され，高温になると酸素を放出するペロブスカイト系金属酸化物が挙げられます．つまり，温度を変化させるだけで酸素を吸放出する「入れもの」として使えたり，空気中で酸化して，真空中で酸素を放出することができれば，高純度の酸素を得られたりするため，このような応用が考えられています．

当研究室では，元素戦略プロジェクトにおける自動車排ガス浄化触媒の助触媒としての応用から研究を始めた経緯もあり，

1. 汎用元素で構成されている

2. 高温等の厳しい条件に耐える

3. 実用的な酸素吸放出容量・速度である

といった条件を満たす材料探索と共に，酸素吸放出メカニズムを明らかにするといった学術的な観点から研究を行っています．

電極触媒

X 線分光