触媒化学研究センターに福冈淳さん（教授／センター长）を访ね、新たに开発した触媒について话をうかがいます。
果物や野菜の腐败と触媒とが、どう関係するのでしょうか
エチレンは、ふつうの温度や圧力では気体状态の化学物质で、多くの果物や野菜などの成熟?腐败に関わっていることが知られています。たとえば青いバナナをリンゴといっしょに置いておくと、バナナは急速に黄色くなります。リンゴが放出するエチレンが、バナナの成熟を促すからです。
「成熟」がさらに进むと「腐败」します。ですから、腐败を防ぐには植物が放出するエチレンを取り除く、あるいはエチレンをエチレンでないものに分解してしまえばよい、ということになります。
エチレンの分子は、炭素2つと水素4つが结びついたものですから、完全に酸化すれば、二酸化炭素と水だけになります。私たちが开発したのは、この反応を、たとえば冷蔵库の中など低温のところでも、またエチレンが微量しかないときでも、効率的に进むようにする触媒です。
どのくらい完璧に除去できるのですか
内径４ミリメートルの细い管の中に触媒を入れ、そこにエチレンガスを流して、どれだけのエチレンが二酸化炭素と水に分解されるか调べました。ふつうの空気には20％の割合で酸素が含まれますので、触媒にエチレンを流すときにも同じ割合で含まれるようにします。
（福冈さん提供のデータをもとに作成）
条件をうまく设定すると、上のグラフのような结果が得られました。温度が0℃という低温下で、1时间以上にわたり、50辫辫尘というごく微量のエチレンが、99.8%以上という高い割合で分解され続けました。
2时间ほど経つと分解される割合が50～60％に减ります。エチレンが分解されてできた水が触媒の表面にくっついて覆ってしまい、触媒の働きを邪魔するからです。温度を200℃に上げエチレンの替わりにヘリウムを流すと、水が取り去られ、触媒はふたたび最初と同じ性能を発挥するようになります。
ごく微量のエチレンを温度0℃という低温で99.8%以上も分解できるというのは、これまでにない高い性能です。エチレンの分解についてはこれまでにも、バクテリアの働きを借りるなどバイオテクノロジーを利用した方法や、光触媒を利用する方法など、いろいろ试みられてきましたが、これだけ高性能のものはありませんでした。それに、光触媒を使うとなれば、たとえば冷蔵库の中で使うには、光源をあらたに用意しなければいけません。
果物や野菜、花などを冷蔵し、鲜度を保ったまま保管したり输送したりすることは、今や私たちの暮らしに欠かせない技术です。今回私たちが开発した、0℃でも高い効率でエチレンを分解する触媒は、この技术をさらに大きく前进させる可能性を秘めています。
その触媒とは、どんなものなのですか
図のように、穴の空いた棒が规则的に配列した形の分子构造をもつシリカ（二酸化ケイ素）に、さらに穴の中に白金のナノメートル?サイズの粒子を入れたものです。1ナノメートルは、10亿分の1メートル、あるいは1000分の1マイクロメートルで、穴の直径は数ナノメートルです。
（福冈さん提供の図（一部简略化））
同じように穴のあいた构造をもち、穴の直径がもっと小さいものにゼオライトがあります。放射性セシウムを吸着するのに使われたりしています。穴の直径がもっと大きいものには活性炭があります。でも、穴の直径がその中间、2～50ナノメートルのものは、このシリカが登场するまで知られていませんでした。それで近ごろこのシリカが、新たな化学反応に利用できるのではないかと、大きな脚光を浴びています。
白金は触媒としての働きをもつ物质です。触媒は一般に、表面积を増やせば増やすほど触媒反応を起こす点が増え、触媒としての働きが良くなりますから、白金の粒子を小さくすることが肝要です。重量が同じなら、小さい粒子にばらすほど表面积が増えるからです。とはいえ、白金の微粒子をパラパラとただ置いただけでは、反応が进むにつれ融合しあって大きな粒子になってしまいます。ばらばらに散らばった状态に保っておくには、それを保持する物质、「担体」が必要です。穴の空いたシリカは、その担体の役割をしています。
と同时に、シリカ自体も触媒反応に関係しているようです。担体として、シリカの替わりに酸化アルミニウムや二酸化チタンなど他の物质を使うと、エチレンを分解する働きが変わります。また逆に、シリカを担体としたまま、中に入れる金属の微粒子を、金や银、铅、パラジウムなどに替えても、やはり働きが変わります。ですから、シリカは単なる担体なのでなく、シリカと白金の组み合わせで一つの触媒と考えるべきでしょう。
（今回の研究で用いた実験装置。右手を添えているケースの中に、触媒の入った管があります）
どうして、腐败の原因物质を取り除く触媒を开発しようと思ったのですか
この研究の前には、燃料电池用の水素の中にごく微量に含まれる一酸化炭素をターゲットにし、水素は酸化しないで一酸化炭素だけを酸化し二酸化炭素にする、そのための触媒について研究していました。今回のと同じタイプの触媒でこれに成功したので、今度はエチレンを酸化することに取り组もうと考えました。一酸化炭素とエチレンの构造を考えると、自然な成り行きなのです。
エチレンを酸化してエチレンオキシドを合成する、という反応に取り组みました。触媒の研究者からするとこれは难しい反応で、いい工业的な触媒がないのです。ところがやってみると、エチレンオキシドができたところで反応が止まらず、水と二酸化炭素にまで分解が进んでしまいました。
そこで逆に、エチレンを水と二酸化炭素まで分解してしまう反応を、何かに利用できないだろうかと考えました。いろいろ文献を调べてみると、低温でしかも低浓度のエチレンでもうまく働く触媒なら、使い道があるとわかりました。そこで、担体と穴の中に入れる金属の组み合わせや、金属粒子の量などをいろいろ変え、最适なものを见つけだしていったのです。
（容器の中に入っているのは、各种の触媒です）
研究室には、外国からの方が多いですね
研究室のメンバーは、学生9人に、博士研究員4人です。博士研究員は全員 外国人で、中国、台湾、フィリピン、インドから来ています。
今回の研究で実験を主として担当してくれたのも中国からの留学生で、博士論文のテーマとして取り組んでもらいました。その Chuanxia Jiang（チュアンシア?ジャング）さんはいま、理学研究院で学術研究員となっています。
こんな状况ですから、うちの研究室では英语ができなければ駄目です。研究室の会议も英语でやりますし、研究报告するときのレジュメも英语で书いてもらいます。
