大阪大学は2023年9月28日、鉄を使った高活性／高耐久性の液相水素化用触媒を開発したと発表した。高い活性と耐久性を兼ね備えた鉄触媒の開発は世界初となる。
安価で毒性の低い鉄は、触媒材料としては魅力的な金属だ。しかし、水素化反応において活性が低かったり、微量の酸素存在下でもすぐに酸化されて失活するなど、触媒としての取り扱いが難しく、鉄系固体触媒の開発は思うように進んでいなかった。
今回の研究では、鉄とリンで構成されるリン化鉄をナノ化したリン化鉄ナノ粒子（Fe2P NC）を独自技術で合成。これがニトリルの水素化反応において、高い活性を示す触媒として働くことを見出した。従来のリン化していない鉄ナノ粒子触媒（Fe NP／TiO2）は、この反応にほぼ活性を示さなかった。
冒頭の画像(a)は、開発したFe2P NCで、(b)はその電子顕微鏡写真である。Fe2P NCは縦26nm×横9nmの六角柱のナノロッド構造を有する。
また、Fe2P NCは大気中でも安定しているため取り扱いやすく改良も容易だ。この特性を生かして、Fe2P NCを酸化チタン（TiO2）と複合化すると、水素化能がさらに向上することが分かった。さらに、反応後の触媒は遠心分離で反応溶液から簡単に分離でき、高活性のまま再利用できた。
安価で毒性の低い鉄を触媒として活用することで、枯渇や毒性が懸念される稀少金属を用いない化学反応プロセスの構築が期待できるという。
