作為日本國立研究開發法人新能源與產業技術綜合開發機構（NEDO）委託項目「有機矽功能性化學品製造過程技術開發」的一環，致力於有機矽固化用鐵觸媒技術研發的北里大學與大阪公立大學，全球首先成功實現了不依賴稀有金屬的、有機矽固化鐵觸媒的開發與產品化製造工藝。
圖1 使用鐵觸媒製備的固化有機矽。【左】固化前的有機矽；【右】經鐵觸媒固化後的有機矽（供圖：北里大學）
在2026年1月28日至30日在東京都江東區東京Big Sight舉辦的「nano tech 2026」（國際奈米技術展）NEDO展位上，此次開發的鐵觸媒進行了展示。同時，產品化的鐵觸媒已經由東京化成工業自1月21日起開始銷售。
有機矽是由矽和氧構成的高分子量化合物。利用鉑觸媒實現的有機矽固化被廣泛應用於剝離塗層劑及有機矽橡膠製品的生產，這些產品從工業用途到醫療材料、廚具等生活用品，應用領域十分廣泛。
然而，鉑觸媒分散在固化後的材料中，難以與產物分離，幾乎無法被回收。據估算，其用量相當於全球鉑年產量的約3%。
鉑是一種可採蘊藏量少、可採地域有限、地緣政治風險較高的稀有金屬，價格容易出現波動與大幅上漲。因此，這成為固化有機矽材料生產成本不穩定及增加的因素之一。為此，亟須開發不依賴稀有金屬的固化有機矽製造技術。
此外，鉑觸媒易受氮、硫、磷等雜原子的影響而發生毒化，因此還存在無法使用含雜原子的添加劑和官能基，從而導致有機矽固化受阻的問題。
此前研究人員也曾嘗試開發可用於有機矽材料固化的鐵觸媒，但因觸媒活性與空氣耐性較差，所以一直沒有產品化的先例。
NEDO在2014年度至2021年度的委託項目中推進開發有機矽功能性化學品製造過程技術，作為其中一環，NEDO與北里大學、大阪公立大學開展合作研發，最終取得了本次成果。
通過將鐵觸媒的分子結構優化至適用於有機矽固化用途，成功兼顧了媲美鉑觸媒的高催化活性與空氣耐性。由於所開發的鐵觸媒具有極高的活性，相對於有機矽的添加量可降至質量比的百萬分之一（1ppm），因此能夠製備出無殘留鐵元素著色的無色固化有機矽。
在與實際生產環境相同的空氣環境中進行的試驗結果證實，可順利獲得固化有機矽。研究團隊還向有機矽材料中添加各種含氮、磷、硫的化合物並進行了有機矽固化試驗，結果顯示，含有任意一種添加劑的有機矽均能正常完成固化，證實了鐵觸媒可用於製備鉑觸媒難以製備的有機矽材料。
北里大學自委託項目結束的2022年度起，又參與了NEDO的「官民聯合發掘與支持青年研究者項目（青年支持）」的匹配支持，目前仍在與有機矽相關企業進行共同研究，持續推進開發工作。
研究團隊希望藉此降低相關產業對稀有金屬的依賴，助力構建可持續且穩定的產業基礎，同時也期待開發出既往鉑技術難以製備的新材料。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
