作为日本国立研究开发法人新能源与产业技术综合开发机构（NEDO）委托项目“有机硅功能性化学品制造工艺技术开发”的一环，致力于有机硅固化用铁催化剂技术研发的北里大学与大阪公立大学，全球首先成功实现了不依赖稀有金属的、有机硅固化铁催化剂的开发与产品化制造工艺。
图1 使用铁催化剂制备的固化有机硅。【左】固化前的有机硅；【右】经铁催化剂固化后的有机硅（供图：北里大学）
在2026年1月28日至30日在东京都江东区东京Big Sight举办的“nano tech 2026”（国际纳米技术展）NEDO展位上，此次开发的铁催化剂进行了展示。同时，产品化的铁催化剂已经由东京化成工业自1月21日起开始销售。
有机硅是由硅和氧构成的高分子化合物。利用铂催化剂实现的有机硅固化被广泛应用于剥离涂层剂及有机硅橡胶制品的生产，这些产品从工业用途到医疗材料、厨具等生活用品，应用领域十分广泛。
然而，铂催化剂分散在固化后的材料中，难以与产品分离，几乎无法被回收。据估算，其用量相当于全球铂年产量的约3%。
铂是一种可采储量少、可采地域有限、地缘政治风险较高的稀有金属，价格容易出现波动与大幅上涨。因此，这成为固化有机硅材料生产成本不稳定及增加的因素之一。为此，亟须开发不依赖稀有金属的固化有机硅制造技术。
此外，铂催化剂易受氮、硫、磷等杂原子的影响而发生毒化，因此还存在无法使用含杂原子的添加剂和官能团，从而导致有机硅固化受阻的问题。
此前研究人员也曾尝试开发可用于有机硅材料固化的铁催化剂，但因催化剂活性与空气耐受性较差，所以一直没有产品化的先例。
NEDO在2014年度至2021年度的委托项目中推进开发有机硅功能性化学品制造工艺技术，作为其中一环，NEDO与北里大学、大阪公立大学开展合作研发，最终取得了本次成果。
通过将铁催化剂的分子结构优化至适用于有机硅固化用途，成功兼顾了媲美铂催化剂的高催化活性与空气耐受性。由于所开发的铁催化剂具有极高的活性，相对于有机硅的添加量可降至质量比的百万分之一（1ppm），因此能够制备出无残留铁元素着色的无色固化有机硅。
在与实际生产环境相同的空气环境中进行的试验结果证实，可顺利获得固化有机硅。研究团队还向有机硅材料中添加各种含氮、磷、硫的化合物并进行了有机硅固化试验，结果显示，含有任意一种添加剂的有机硅均能正常完成固化，证实了铁催化剂可用于制备铂催化剂难以制备的有机硅材料。
北里大学自委托项目结束的2022年度起，又参与了NEDO的“官民联合发掘与支持青年研究者项目（青年支持）”的匹配支持，目前仍在与有机硅相关企业进行共同研究，持续推进开发工作。
研究团队希望借此降低相关产业对稀有金属的依赖，助力构建可持续且稳定的产业基础，同时也期待开发出既往铂技术难以制备的新材料。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
