排ガス処理触媒およびその選定方法
【課題】白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くした排ガス処理触媒を提供することにある。
【解決手段】排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する排ガス処理触媒であって、ＡｘＢｙＯｚまたはＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが遷移金属またはビスマスまたは亜鉛のいずれか一つであり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属またはガリウムのいずれか一つであり、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である。
【解決手段】排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する排ガス処理触媒であって、ＡｘＢｙＯｚまたはＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが遷移金属またはビスマスまたは亜鉛のいずれか一つであり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属またはガリウムのいずれか一つであり、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理触媒およびその選定方法に関し、特にディーゼルエンジンなどから排出される排ガスの処理に用いて好適な排ガス処理触媒およびその選定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどから排出される排ガスには微粒子状物質（ＰＭ）が含まれており、この微粒子状物質を除去する方法としてディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が利用されている。このＤＰＦでは、排ガス中のＰＭを捕捉し、捕捉したＰＭを燃焼除去している。このようなＰＭの燃焼を促進する触媒として、白金を基材に担持させた触媒（以下、白金系触媒と称す）が種々開発されている。しかし、白金自体が高価であり、この白金の担持量に比例して触媒の製造コストを増加させている。そのため、白金の担持量を低減した触媒や、白金の代替材料を基材に担持した白金代替触媒に関する研究開発が種々行われている。
【０００３】
上述した白金代替触媒として、例えば、特許文献１には、Ｌａ2ＣｕＯ4などの複合酸化物を含有する排ガス処理触媒が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８４９２９（明細書の段落［００３８］，［００４２］など参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した複合酸化物を含む排ガス処理触媒にて微粒子状物質の燃焼を促進して微粒子状物質の燃焼開始温度を低くしているものの、上述した白金系触媒と同等またはそれ以上の触媒能を発現することが望まれていた。
【０００６】
また、上述した複合酸化物を含む排ガス処理触媒の開発にあたって、目的とする触媒作用（微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等の温度にする、またはそれよりも低い温度にする触媒能）を発現する可能性があると予想される物質を選考し、選考した物質の触媒作用を実験により確認する手法が一般的に用いられている。このような手法では、上述した物質の選考が経験に依存しており、また、選考した物質であっても触媒作用を十分に発現しない場合があり、多大な労力を要していた。
【０００７】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くした排ガス処理触媒を提供することを目的とする。
【０００８】
また、白金代替触媒であり、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する排ガス処理触媒を高精度に予測して、当該触媒能を発現する物質を選考する労力を軽減した排ガス処理触媒の選定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決する第１の発明に係る排ガス処理触媒は、
排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する排ガス処理触媒であって、
ＡｘＢｙＯｚまたはＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、
前記Ａが遷移金属またはビスマスまたは亜鉛のいずれか一つであり、
前記Ｂが遷移金属であり、
前記Ｃが遷移金属またはガリウムのいずれか一つであり、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である
ことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する第２の発明に係る排ガス処理触媒は、
第１の発明に係る排ガス処理触媒であって、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚがペロブスカイト型を除く構造である
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第３の発明に係る排ガス処理触媒は、
第１または第２の発明に係る排ガス処理触媒であって、
前記Ａと前記Ｂが、亜鉛とマンガン、コバルトとマンガン、ビスマスとモリブデン、ニッケルとクロム、鉄とモリブデン、ニッケルとモリブデン、銅とクロム、銅とモリブデン、銅とタングステン、イットリウムとルテニウム、ホルミウムとマンガン、ビスマスと銀、ランタンとニッケル、ランタンとモリブデン、ランタンとルテニウム、テルビウムとルテニウム、ジスプロシウムとルテニウム、イッテルビウムとクロム、ビスマスとコバルト、ビスマスとニッケル、ビスマスと金の組み合わせの何れかである
ことを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決する第４の発明に係る排ガス処理触媒は、
第１または第２の発明に係る排ガス処理触媒であって、
前記Ａと前記Ｂと前記Ｃが、ランタンとコバルトとイリジウム、ランタンとニッケルとルテニウム、亜鉛とランタンとロジウム、亜鉛とランタンとイリジウム、ビスマスと鉄とガリウム、ビスマスとイットリウムとルテニウムの組み合わせの何れかである
ことを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決する第５の発明に係る排ガス処理触媒の選定方法は、
排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する複合酸化物からなる排ガス処理触媒の候補を選定する排ガス処理触媒の選定方法であって、
前記複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、
前記バンド構造に基づき、バンドギャップを算出すると共に、
前記バンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、
前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする。
【００１４】
上述した課題を解決する第６の発明に係る排ガス処理触媒の選定方法は、
第５の発明に係る排ガス処理触媒の選定方法であって、
既知である白金系触媒および既知であるペロブスカイト型の複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、
当該バンド構造に基づき、前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物のバンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、
前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物の前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、前記候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする。
【００１５】
上述した課題を解決する第７の発明に係る排ガス処理触媒の選定方法は、
第５または第６の発明に係る排ガス処理触媒の選定方法であって、
前記複合酸化物の上向きスピンおよび下向きスピンのバンド構造を科学計算によりそれぞれ求め、
前記上向きスピンのバンド構造および前記下向きスピンのバンド構造におけるバンドギャップをそれぞれ算出し、
前記上向きスピンのバンドギャップと前記下向きスピンのバンドギャップとを比較して小さい方のバンドギャップに基づき、前記候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る排ガス処理触媒によれば、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くすることができる。
【００１７】
本発明に係る排ガス処理触媒の選定方法によれば、白金代替触媒であり、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する排ガス処理触媒を高精度に予測して、当該触媒能を発現する物質を選考する労力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る排ガス処理触媒の選定方法の一実施形態で用いられた排ガス処理触媒における、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率との関係を示すグラフである。
【図２】本発明に係る排ガス処理触媒の選定方法の一実施形態で用いられた排ガス処理触媒における、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率との関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係る排ガス処理触媒の選定方法の一実施形態で用いられた排ガス処理触媒における、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る排ガス処理触媒のバンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率の関係を示す表である。
【図５】ＺｎＭｎ2Ｏ4のバンド構造を示す図である。
【図６】Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8のバンド構造を示す図である。
【図７】Ｂｉ2ＭｏＯ6のバンド構造を示す図である。
【図８】ＮｉＣｒＯ4のバンド構造を示す図である。
【図９】Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8）のバンド構造を示す図であり、図９（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図９（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１０】ＮｉＭｏＯ4のバンド構造を示す図であり、図１０（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１０（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１１】Ｃｕ（ＣｒＯ2）のバンド構造を示す図であり、図１１（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１１（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１２】ＣｕＭｏＯ4のバンド構造を示す図であり、図１２（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１２（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１３】Ｃｕ（ＷＯ4）のバンド構造を示す図であり、図１３（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１３（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１４】Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7）のバンド構造を示す図であり、図１４（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１４（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１５】Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5）のバンド構造を示す図であり、図１５（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１５（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１６】Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5のバンド構造を示す図であり、図１６（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１６（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１７】Ａｇ5（ＢｉＯ4）のバンド構造を示す図であり、図１７（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１７（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１８】Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35のバンド構造を示す図であり、図１８（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１８（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１９】Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7）のバンド構造を示す図であり、図１９（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１９（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２０】Ｌａ2（ＲｕＯ5）のバンド構造を示す図であり、図２０（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２０（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２１】Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7）のバンド構造を示す図であり、図２１（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２１（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２２】Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7）のバンド構造を示す図であり、図２２（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２２（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２３】Ｙｂ（ＣｒＯ4）のバンド構造を示す図であり、図２３（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２３（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２４】（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40のバンド構造を示す図であり、図２４（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２４（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２５】（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40のバンド構造を示す図であり、図２５（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２５（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２６】Ｂｉ2（ＡｕＯ5）のバンド構造を示す図であり、図２６（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２６（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２７】Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6）のバンド構造を示す図であり、図２７（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２７（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２８】Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6のバンド構造を示す図であり、図２８（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２８（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２９】Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6）のバンド構造を示す図であり、図２９（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２９（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図３０】Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）のバンド構造を示す図であり、図３０（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図３０（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図３１】Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9のバンド構造を示す図であり、図３１（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図３１（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図３２】（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7）のバンド構造を示す図であり、図３２（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図３２（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［主な実施形態］
本発明に係る排ガス処理触媒およびその選定方法の実施形態について、図１、図２、図３、および図４を基づいて説明する。
【００２０】
本実施形態に係る排ガス処理触媒は、ディーゼルエンジンなどから排出される排ガスに含まれる微粒子状物質（ＰＭ）の燃焼を促進するものであって、ＡｘＢｙＯｚまたはＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが遷移金属またはビスマスまたは亜鉛のいずれか一つであり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属またはガリウムのいずれか一つであり、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上であるものである。
【００２１】
そして、上記排ガス処理触媒は、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚがペロブスカイト型を除く構造である。
【００２２】
具体的には、前記Ａと前記Ｂが、亜鉛とマンガン、コバルトとマンガン、ビスマスとモリブデン、ニッケルとクロム、鉄とモリブデン、ニッケルとモリブデン、銅とクロム、銅とモリブデン、銅とタングステン、イットリウムとルテニウム、ホルミウムとマンガン、ビスマスと銀、ランタンとニッケル、ランタンとモリブデン、ランタンとルテニウム、テルビウムとルテニウム、ジスプロシウムとルテニウム、イッテルビウムとクロム、ビスマスとコバルト、ビスマスとニッケル、ビスマスと金の組み合わせの何れかである。
【００２３】
前記Ａと前記Ｂと前記Ｃが、ランタンとコバルトとイリジウム、ランタンとニッケルとルテニウム、亜鉛とランタンとロジウム、亜鉛とランタンとイリジウム、ビスマスと鉄とガリウム、ビスマスとイットリウムとルテニウムの組み合わせの何れかである。
【００２４】
このような本実施形態に係る排ガス処理触媒によれば、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くすることができる。その理由を以下に説明する。
【００２５】
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンドギャップが、ＰＭの燃焼開始温度に作用するパラメータであり、３．０ｅＶより大きくなると、白金系触媒の場合と比べて、ＰＭの燃焼開始温度が高くなることから、３．０ｅＶ以下としている。
【００２６】
上述したバンドギャップは、伝導帯における、電子殻がΧ（カイ）またはΓ（ガンマ）にてエネルギー順位が最も低い１つの電子状態の平均値と、価電子帯における、電子殻がΧ（カイ）またはΓ（ガンマ）にてエネルギー順位が最も大きい１つの電子状態の平均値の差分を演算して得られた値である。なお、バンドが０ｅＶ付近に多数ある場合には、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚが導電体でありそのバンドギャップは０．００ｅＶである。
【００２７】
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンド構造における伝導帯バンドの酸素軌道含有率が、ＰＭの燃焼速度に作用するパラメータであり、２０％より小さくなると、白金系触媒の場合と比べて、ＰＭの燃焼速度が遅くなることから、２０％以上としている。なお、複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率の上限値、言い換えると指数ｚの上限値は、前記Ａと前記Ｂの組み合わせまたは前記Ａと前記Ｂと前記Ｃの組み合わせにより適宜に決定される。
【００２８】
ここで、上述した伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、エネルギー的にフェルミレベル直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して、酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものである。この酸素原子の電子状態への寄与率は、酸素原子を含む球面内にどのくらいの電子数が含まれるかを計算して得られる。また、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚの材料が磁性を持つ場合には、上向きスピンのバンド構造による伝導帯バンドの酸素軌道含有率を、候補となる複合酸化物を選定する際に用いている。これは、下向きスピンは上向きスピンよりも電子の数が少なく、下向きスピンのバンド図におけるフェルミレベルよりも上の電子状態のいくつかは、上向きスピンの価電子帯の状態に対応する場合がある。酸化物の価電子帯は主として酸素原子の軌道成分からなる。よって、上向きスピンにおけるバンドギャップ直上の状態に酸素の軌道が含まれれば、下向きスピンのフェルミレベル近傍の状態にも酸素原子の軌道が含まれることが予測できる。
【００２９】
続いて、上述したような組成からなり、上述したバンドギャップの範囲を示し、且つ、上述した伝導帯バンドの酸素軌道含有率の範囲を示す排ガス処理触媒の選定方法について、以下に説明する。
【００３０】
最初に、排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する白金系触媒（例えば、ＰｔＯやＰｔＯ2やＰｔ2Ｏ3）について、科学計算、例えば第一原理バンド計算を行った。この計算結果に基づき、白金系触媒のバンド構造を求めた。
【００３１】
続いて、実験的に良い触媒能、すなわち、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能が確認できている触媒（Ｍｎ系ペロブスカイト型触媒（例えば、ＬａＭｎＯ3に微量のカリウムをドープしたものなど）、Ｃｏ系ペロブスカイト型触媒（例えば、ＬａＣｏＯ3に微量のカリウムをドープしたものなど）、およびＦｅ系ペロブスカイト型触媒（例えば、ＬａＦｅＯ3に微量のカリウムをドープしたものなど））について、モデル化を行い、科学計算、例えば第一原理バンド計算を行った。この計算結果に基づき、各種触媒（Ｍｎ系ペロブスカイト型触媒、Ｃｏ系ペロブスカイト型触媒、Ｆｅ系ペロブスカイト型触媒）について、バンド構造をそれぞれ求めた。
【００３２】
ここで、上述したモデル化とは、例えば、Ｌａ0.9Ｋ0.1ＦｅＯ3のような非整数の組成をもつ化合物をＬａＦｅＯ3のように組成を整数比化し、計算が可能な構造にすることである。
【００３３】
また、比較的低い触媒活性である、言い換えると、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて高くする触媒性能を有するＣｕ系ペロブスカイト型触媒（例えば、ＬａＣｕＯ3に微量のカリウムをドープしたものなど）についても、モデル化を行い、科学計算、例えば第一原理バンド計算を行った。この計算結果に基づき、Ｃｕ系ペロブスカイト型触媒のバンド構造を求めた。
【００３４】
続いて、上述した各触媒（白金系触媒、Ｍｎ系ペロブスカイト型触媒、Ｃｏ系ペロブスカイト型触媒、Ｆｅ系ペロブスカイト型触媒、およびＣｕ系ペロブスカイト型触媒）について、バンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率をそれぞれ算出した。
【００３５】
続いて、上述した各触媒（白金系触媒、Ｍｎ系ペロブスカイト型触媒、Ｃｏ系ペロブスカイト型触媒、Ｆｅ系ペロブスカイト型触媒、およびＣｕ系ペロブスカイト型触媒）に関し、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率の相関を示すグラフである図１を作成する。図１にて、四角形がＰｔ系触媒の場合を示し、菱形がＭｎ系ペロブスカイト型触媒の場合を示し、三角形がＣｏ系ペロブスカイト型触媒の場合を示し、丸形がＦｅ系ペロブスカイト型触媒の場合を示し、バツ印がＣｕ系ペロブスカイト型触媒の場合を示す。この図１に示すように、Ｐｔ系触媒が領域Ａの範囲内となり、Ｍｎ系ペロブスカイト型触媒、Ｃｏ系ペロブスカイト型触媒、Ｆｅ系ペロブスカイト型触媒が、ほぼ領域Ｂの範囲内となり、Ｃｕ系ペロブスカイト型触媒が領域Ｃの範囲内となった。
【００３６】
ここで、Ｐｔ系触媒は、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が高いものの、ＰＭの燃焼開始温度がＭｎ系ペロブスカイト型触媒の場合と比べて高い（触媒能としては低い）という特性を有することが知られている。このようなことから、主として、バンドギャップの狭さがＰＭの燃焼開始温度に関与するパラメータであると考えられる。また、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が最大ＣＯ2濃度時温度の低さ、すなわち、ＰＭの燃焼速度に関与するパラメータであると考えられる。
【００３７】
領域Ｃに入る触媒（Ｃｕ系ペロブスカイト型触媒）は、ＰＭの燃焼開始温度がＰｔ系触媒の場合と比べて高く、ＰＭの燃焼速度がＰｔ系触媒の場合と比べて遅いことが知られている。よって、領域Ｃに入る触媒を、微粒子状物質の燃焼開始温度がＰｔ系触媒の場合と比べて高くなる触媒能を発現する低触媒能発現グループに分類できる。
【００３８】
これに対して、領域Ｂに入る触媒は、ＰＭの燃焼開始温度がＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも低く、ＰＭ燃焼速度がＰｔ系触媒の場合と比べて速いことが知られている。よって、領域Ｂに入る触媒を、微粒子状物質の燃焼開始温度がＰｔ系触媒の場合と比べて同等またはそれよりも低くなる触媒能を発現する高触媒能発現グループに分類できる。
【００３９】
よって、触媒能が高い物質、すなわち、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する複合酸化物は、バンドギャップが狭く、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が高い領域に主として分布すると考えられる。
【００４０】
続いて、無機化合物データベースから２千種の材料を抽出し、各材料について、モデル化を行い、科学計算、例えば第一原理バンド計算を行った。この計算結果に基づきバンド構造を求め、バンドギャップを算出した。これらの材料にて、バンドギャップの比較的狭い物質について、上述した伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出した。これら材料について、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率の相関を示すグラフに、各材料に関するバンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率（スクリーニングデータ）をプロットした図２を作成する。図２にて、四角形がスクリーニングデータの場合を示し、星印Ｉが排ガス処理触媒（ＺｎＭｎ2Ｏ4）の場合を示し、星印ＩＩが排ガス処理触媒（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）の場合を示し、星印ＩＩＩが排ガス処理触媒（Ｂｉ2ＭｏＯ6）の場合を示し、星印ＩＶが排ガス処理触媒（ＮｉＣｒＯ4）の場合を示し、バツ印が参照触媒（Ｌａ2ＣｕＯ4）の場合を示す。
【００４１】
上述したことから、複合酸化物に関し、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であることにより、ＰＭの燃焼開始温度がＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも低くなるという効果を発現すると考えられる。さらに、複合酸化物に関し、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上であることにより、ＰＭの燃焼速度がＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも速いと考えられる。言い換えると、上述した排ガス処理触媒に関し、図２に示すように、領域Ｄ（バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である領域）にある複合酸化物とすることにより、ＰＭの燃焼開始温度をＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも低くすることができると考えられる。さらに、上述した複合酸化物とすることにより、ＰＭの燃焼速度をＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも速くすることができると考えられる。
【００４２】
また、ＮｉＣｒＯ4を除く磁性体の材料についても、上記と同様に、モデル化を行い、科学計算、例えば第一原理バンド計算を行った。この計算結果に基づき上向きスピンおよび下向きスピンのバンド構造をそれぞれ求め、上向きスピンおよび下向きスピンのバンドギャップをそれぞれ算出した。これら材料にて、上向きスピンのバンドギャップと下向きスピンのバンドギャップとを比較して小さい方のバンドギャップが比較的狭い物質について、上述した伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出した。ここで、上述した通り、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である場合に、Ｐｔ系触媒と同等、またはそれ以上の作用効果を奏すると考えられことから、これら条件（バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である）を満たす材料（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8）、ＮｉＭｏＯ4、Ｃｕ（ＣｒＯ2）、ＣｕＭｏＯ4、Ｃｕ（ＷＯ4）、Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7）、Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5）、Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5、Ａｇ5（ＢｉＯ4）、Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35、Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7）、Ｌａ2（ＲｕＯ5）、Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7）、Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7）、Ｙｂ（ＣｒＯ4）、（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40、（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40、Ｂｉ2（ＡｕＯ5）、Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6）、Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6、Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6）、Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）、Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9、（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））について、図３にプロットし、図４に示した。言い換えると、上述した排ガス処理触媒に関し、図３に示すように、領域Ｆ（バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である領域）にある複合酸化物とすることにより、ＰＭの燃焼開始温度をＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも低くすることができると考えられる。さらに、上述した複合酸化物とすることにより、ＰＭの燃焼速度をＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも速くすることができると考えられる。
【００４３】
［亜鉛とマンガンの複合酸化物］
ここで、亜鉛とマンガンの複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）について、図５を用いて具体的に説明する。
図５は、ＺｎＭｎ2Ｏ4のバンド構造を示す図である。図５に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図５にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図５にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図５にて、ａ１（太線），ａ２（１点鎖線），ａ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。なお、電子殻Δ近傍からΛ近傍までの領域にて、１点鎖線が太線とほぼ一致している。
【００４４】
亜鉛とマンガンの複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが亜鉛であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００４５】
亜鉛とマンガンの複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）では、図５に示すように、約−０．２８ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約０．８ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが約１．０８ｅＶとなった。
【００４６】
さらに、亜鉛とマンガンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの電子状態（ａ１、ａ２、ａ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、３４％であった。
【００４７】
よって、亜鉛とマンガンの複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）が、図２に示すように、バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｄの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００４８】
［コバルトとマンガンの複合酸化物］
ここで、コバルトとマンガンの複合酸化物（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）について、図６を用いて具体的に説明する。
図６は、Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8のバンド構造を示す図である。図６に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図６にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図６にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図６にて、ｂ１（太線），ｂ２（１点鎖線），ｂ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００４９】
コバルトとマンガンの複合酸化物（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００５０】
コバルトとマンガンの複合酸化物（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）では、図６に示すように、約−０．０５ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．５５ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが約１．６０ｅＶとなった。
【００５１】
さらに、コバルトとマンガンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（ｂ１、ｂ２、ｂ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、３１％であった。
【００５２】
よって、コバルトとマンガンの複合酸化物（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）が、図２に示すように、バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｄの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００５３】
［ビスマスとモリブデンの複合酸化物］
ここで、ビスマスとモリブデンの複合酸化物（Ｂｉ2ＭｏＯ6）について、図７を用いて具体的に説明する。
図７は、Ｂｉ2ＭｏＯ6のバンド構造を示す図である。図７に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図７にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図７にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図７にて、ｃ１（太線），ｃ２（１点鎖線），ｃ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００５４】
ビスマスとモリブデンの複合酸化物（Ｂｉ2ＭｏＯ6）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００５５】
ビスマスとモリブデンの複合酸化物（Ｂｉ2ＭｏＯ6）は、図７に示すように、約−０．４ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．３６ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが約１．７６ｅＶとなった。
【００５６】
さらに、ビスマスとモリブデンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（ｃ１、ｃ２、ｃ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、２９％であった。
【００５７】
よって、ビスマスとモリブデンの複合酸化物（Ｂｉ2ＭｏＯ6）が、図２に示すように、バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｄの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｂｉ2ＭｏＯ6）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００５８】
［ニッケルとクロムの複合酸化物］
ここで、ニッケルとクロムの複合酸化物（ＮｉＣｒＯ4）について、図８を用いて具体的に説明する。
図８は、ＮｉＣｒＯ4のバンド構造を示す図である。図８に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図８にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図８にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図８にて、ｄ１（太線），ｄ２（１点鎖線），ｄ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００５９】
ニッケルとクロムの複合酸化物（ＮｉＣｒＯ4）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００６０】
ニッケルとクロムの複合酸化物（ＮｉＣｒＯ4）は、図８に示すように、約−０．４ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．５３ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが約１．９３ｅＶとなった。
【００６１】
さらに、ニッケルとクロムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（ｄ１、ｄ２、ｄ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、２８％であった。
【００６２】
よって、ニッケルとクロムの複合酸化物（ＮｉＣｒＯ4）が、図２に示すように、バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｄの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（ＮｉＣｒＯ4）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００６３】
［ランタンと銅の複合酸化物］
ここで、ランタンと銅の複合酸化物（ＬａＣｕＯ4）について、図２を用いて説明する。
【００６４】
ランタンと銅の複合酸化物（ＬａＣｕＯ4）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００６５】
ランタンと銅の複合酸化物（ＬａＣｕＯ4）について、科学計算により、そのバンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率が算出された。このバンドギャップが１．４７ｅＶであった。この伝導帯バンドの酸素軌道含有率が１９％であった。
【００６６】
よって、ランタンと銅の複合酸化物（ＬａＣｕＯ4）は、図２に示すように、バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｄの範囲外にあると確認された。
【００６７】
［鉄とモリブデンの複合酸化物］
ここで、鉄とモリブデンの複合酸化物（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8））について、図９を用いて説明する。
図９に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図９にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図９にて、Ａ１（太線），Ａ２（１点鎖線），Ａ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００６８】
鉄とモリブデンの複合酸化物（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００６９】
鉄とモリブデンの複合酸化物（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8））では、図９（ｂ）に示すように、下向きスピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップＥｇの大きさが０．００ｅＶとなった。
【００７０】
さらに、鉄とモリブデンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ａ１、Ａ２、Ａ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２２％であった。
【００７１】
よって、鉄とモリブデンの複合酸化物（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００７２】
［ニッケルとモリブデンの複合酸化物］
ここで、ニッケルとモリブデンの複合酸化物（ＮｉＭｏＯ4）について、図１０を用いて説明する。
図１０に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１０にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１０にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図１０にて、Ｂ１（太線），Ｂ２（１点鎖線），Ｂ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００７３】
ニッケルとモリブデンの複合酸化物（ＮｉＭｏＯ4）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００７４】
ニッケルとモリブデンの複合酸化物（ＮｉＭｏＯ4）は、図１０（ｂ）に示すように、約０ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約０．６０ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが０．６０ｅＶとなった。
【００７５】
さらに、ニッケルとモリブデンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２７％であった。
【００７６】
よって、ニッケルとモリブデンの複合酸化物（ＮｉＭｏＯ4）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（ＮｉＭｏＯ4）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００７７】
［銅とクロムの複合酸化物］
ここで、銅とクロムの複合酸化物（Ｃｕ（ＣｒＯ2））について、図１１を用いて説明する。
図１１に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１１にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１１にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図１１にて、Ｃ１（太線），Ｃ２（１点鎖線），Ｃ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００７８】
銅とクロムの複合酸化物（Ｃｕ（ＣｒＯ2））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００７９】
銅とクロムの複合酸化物（Ｃｕ（ＣｒＯ2））は、図１１に示すように、約−０．３０ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．８０ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが２．１０ｅＶとなった。
【００８０】
さらに、銅とクロムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２２％であった。
【００８１】
よって、銅とクロムの複合酸化物（Ｃｕ（ＣｒＯ2））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｃｕ（ＣｒＯ2））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００８２】
［銅とモリブデンの複合酸化物］
ここで、銅とモリブデンの複合酸化物（ＣｕＭｏＯ4）について、図１２を用いて説明する。
図１２に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１２にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１２にて、Ｄ１（太線），Ｄ２（１点鎖線），Ｄ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００８３】
銅とモリブデンの複合酸化物（ＣｕＭｏＯ4）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００８４】
銅とモリブデンの複合酸化物（ＣｕＭｏＯ4）は、図１２（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップＥｇの大きさが０．００ｅＶとなった。
【００８５】
さらに、銅とモリブデンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２７％であった。
【００８６】
よって、銅とモリブデンの複合酸化物（ＣｕＭｏＯ4）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（ＣｕＭｏＯ4）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００８７】
［銅とタングステンの複合酸化物］
ここで、銅とタングステンの複合酸化物（Ｃｕ（ＷＯ4））について、図１３を用いて説明する。
図１３に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１３にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１３にて、Ｅ１（太線），Ｅ２（１点鎖線），Ｅ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００８８】
銅とタングステンの複合酸化物（Ｃｕ（ＷＯ4））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００８９】
銅とタングステンの複合酸化物（Ｃｕ（ＷＯ4））は、図１３（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【００９０】
さらに、銅とタングステンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２５％であった。
【００９１】
よって、銅とタングステンの複合酸化物（Ｃｕ（ＷＯ4））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｃｕ（ＷＯ4））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００９２】
［イットリウムとルテニウムの複合酸化物］
ここで、イットリウムとルテニウムの複合酸化物（Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））について、図１４を用いて説明する。
図１４に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１４にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１４にて、Ｆ１（太線），Ｆ２（１点鎖線），Ｆ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００９３】
イットリウムとルテニウムの複合酸化物（Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００９４】
イットリウムとルテニウムの複合酸化物（Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、図１４に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【００９５】
さらに、イットリウムとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２６％であった。
【００９６】
よって、イットリウムとルテニウムの複合酸化物（Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００９７】
［ホルミウムとマンガンの複合酸化物］
ここで、ホルミウムとマンガンの複合酸化物（Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5））について、図１５を用いて説明する。
図１５に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１５にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１５にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図１５にて、Ｇ１（太線），Ｇ２（１点鎖線），Ｇ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００９８】
ホルミウムとマンガンの複合酸化物（Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００９９】
ホルミウムとマンガンの複合酸化物（Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5））は、図１５（ｂ）に示すように、約−１．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約０．００ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが１．００ｅＶとなった。
【０１００】
さらに、ホルミウムとマンガンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２９％であった。
【０１０１】
よって、ホルミウムとマンガンの複合酸化物（Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１０２】
［ビスマスと銀の複合酸化物］
ここで、ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5）について、図１６を用いて説明する。
図１６に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１６にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１６にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図１６にて、Ｈ１（太線），Ｈ２（１点鎖線），Ｈ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１０３】
銀とビスマスの複合酸化物（Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１０４】
ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5）は、図１６（ａ）に示すように、約０．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約２．０３ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが２．０３ｅＶとなった。
【０１０５】
さらに、ビスマスと銀の複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２９％であった。
【０１０６】
よって、ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（（Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１０７】
［ビスマスと銀の複合酸化物］
ここで、ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ5（ＢｉＯ4））について、図１７を用いて説明する。
図１７に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１７にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１７にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図１７にて、Ｉ１（太線），Ｉ２（１点鎖線），Ｉ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１０８】
ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ5（ＢｉＯ4））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１０９】
ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ5（ＢｉＯ4））は、図１７（ａ）に示すように、約０．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．７５ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが１．７５ｅＶとなった。
【０１１０】
さらに、ビスマスと銀の複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２８％であった。
【０１１１】
よって、ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ5（ＢｉＯ4））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（（Ａｇ5（ＢｉＯ4））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１１２】
［ランタンとニッケルの複合酸化物］
ここで、ランタンとニッケルの複合酸化物（Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35）について、図１８を用いて説明する。
図１８に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１８にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１８にて、Ｊ１（太線），Ｊ２（１点鎖線），Ｊ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１１３】
ランタンとニッケルの複合酸化物（Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１１４】
ランタンとニッケルの複合酸化物（Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35）は、図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示すように、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップＥｇの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１１５】
さらに、ランタンとニッケルの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２３％であった。
【０１１６】
よって、ランタンとニッケルの複合酸化物（Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１１７】
［ランタンとモリブデンの複合酸化物］
ここで、ランタンとモリブデンの複合酸化物（Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7））について、図１９を用いて説明する。
図１９に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１９にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１９にて、Ｋ１（太線），Ｋ２（１点鎖線），Ｋ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１１８】
ランタンとモリブデンの複合酸化物（Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１１９】
ランタンとモリブデンの複合酸化物（Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7））は、図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１２０】
さらに、ランタンとモリブデンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、２０％であった。
【０１２１】
よって、ランタンとモリブデンの複合酸化物（Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１２２】
［ランタンとルテニウムの複合酸化物］
ここで、ランタンとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＲｕＯ5））について、図２０を用いて説明する。
図２０に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２０にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２０にて、Ｌ１（太線），Ｌ２（１点鎖線），Ｌ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１２３】
ランタンとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＲｕＯ5））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１２４】
ランタンとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＲｕＯ5））では、図２０（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１２５】
さらに、ランタンとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２９％であった。
【０１２６】
よって、ランタンとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＲｕＯ5））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2（ＲｕＯ5））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１２７】
［テルビウムとルテニウムの複合酸化物］
ここで、テルビウムとルテニウムの複合酸化物（Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7））について、図２１を用いて説明する。
図２１に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２１にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２１にて、Ｍ１（太線），Ｍ２（１点鎖線），Ｍ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１２８】
テルビウムとルテニウムの複合酸化物（Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１２９】
テルビウムとルテニウムの複合酸化物（Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7））では、図２１（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１３０】
さらに、テルビウムとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２５％であった。
【０１３１】
よって、テルビウムとルテニウムの複合酸化物（Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１３２】
［ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物］
ここで、ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物（Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））について、図２２を用いて説明する。
図２２に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２２にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２２にて、Ｎ１（太線），Ｎ２（１点鎖線），Ｎ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１３３】
ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物（Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１３４】
ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物（Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））では、図２２（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１３５】
さらに、ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２５％であった。
【０１３６】
よって、ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物（Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１３７】
［イッテルビウムとクロムの複合酸化物］
ここで、イッテルビウムとクロムの複合酸化物（Ｙｂ（ＣｒＯ4））について、図２３を用いて説明する。
図２３に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２３にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２３にて、Ｏ１（太線），Ｏ２（１点鎖線），Ｏ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１３８】
イッテルビウムとクロムの複合酸化物（Ｙｂ（ＣｒＯ4））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１３９】
イッテルビウムとクロムの複合酸化物（Ｙｂ（ＣｒＯ4））は、図２３（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１４０】
さらに、イッテルビウムとクロムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２１％であった。
【０１４１】
よって、イッテルビウムとクロムの複合酸化物（Ｙｂ（ＣｒＯ4））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｙｂ（ＣｒＯ4））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１４２】
［ビスマスとコバルトの複合酸化物］
ここで、ビスマスとコバルトの複合酸化物（（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40）について、図２４を用いて説明する。
図２４に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２４にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２４にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２４にて、Ｐ１（太線），Ｐ２（１点鎖線），Ｐ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１４３】
ビスマスとコバルトの複合酸化物（（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１４４】
ビスマスとコバルトの複合酸化物（（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40）は、図２４（ａ）に示すように、約０．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．４３ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが１．４３ｅＶとなった。
【０１４５】
さらに、ビスマスとコバルトの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約３１％であった。
【０１４６】
よって、ビスマスとコバルトの複合酸化物（（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１４７】
［ビスマスとニッケルの複合酸化物］
ここで、ビスマスとニッケルの複合酸化物（（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40）について、図２５を用いて説明する。
図２５に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２５にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２５にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２５にて、Ｑ１（太線），Ｑ２（１点鎖線），Ｑ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１４８】
ビスマスとニッケルの複合酸化物（（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１４９】
ビスマスとニッケルの複合酸化物（（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40）は、図２５（ｂ）に示すように、約０．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．００ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが１．００ｅＶとなった。
【０１５０】
さらに、ビスマスとニッケルの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２４％であった。
【０１５１】
よって、ビスマスとニッケルの複合酸化物（（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１５２】
［ビスマスと金の複合酸化物］
ここで、ビスマスと金の複合酸化物（Ｂｉ2（ＡｕＯ5））について、図２６を用いて説明する。
図２６に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２６にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２６にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２６にて、Ｒ１（太線），Ｒ２（１点鎖線），Ｒ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１５３】
ビスマスと金の複合酸化物（Ｂｉ2（ＡｕＯ5））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１５４】
ビスマスと金の複合酸化物（Ｂｉ2（ＡｕＯ5））は、図２６（ａ）に示すように、約−０．２０ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．５７ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが１．７７ｅＶとなった。
【０１５５】
さらに、ビスマスと金の複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約４７％であった。
【０１５６】
よって、ビスマスと金の複合酸化物（Ｂｉ2（ＡｕＯ5））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｂｉ2（ＡｕＯ5））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１５７】
［ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物］
ここで、ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6））について、図２７を用いて説明する。
図２７に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２７にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２７にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２７にて、Ｓ１（太線），Ｓ２（１点鎖線），Ｓ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１５８】
ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6））は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属である複合酸化物である。
【０１５９】
ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6））は、図２７（ｂ）に示すように、約０．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約０．５０ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが０．５０ｅＶとなった。
【０１６０】
さらに、ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２７％であった。
【０１６１】
よって、ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１６２】
［ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物］
ここで、ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6）について、図２８を用いて説明する。
図２８に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２８にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２８にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２８にて、Ｔ１（太線），Ｔ２（１点鎖線），Ｔ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１６３】
ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6）は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属である複合酸化物である。
【０１６４】
ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6）は、図２８（ｂ）に示すように、約０．４０ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約０．８０ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが０．４０ｅＶとなった。
【０１６５】
さらに、ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、２０％であった。
【０１６６】
よって、ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１６７】
［亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物］
ここで、亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物（Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6））について、図２９を用いて説明する。
図２９に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２９にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２９にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２９にて、Ｕ１（太線），Ｕ２（１点鎖線），Ｕ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１６８】
亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物（Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6））は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが亜鉛であり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属である複合酸化物である。
【０１６９】
亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物（Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6））は、図２９（ａ）に示すように、約−０．２０ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約２．０３ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが２．２３ｅＶとなった。
【０１７０】
さらに、亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約３４％であった。
【０１７１】
よって、亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物（Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１７２】
［亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物］
ここで、亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6））について、図３０を用いて説明する。
図３０に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図３０にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図３０にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図３０にて、Ｖ１（太線），Ｖ２（１点鎖線），Ｖ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１７３】
亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが亜鉛であり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属である複合酸化物である。
【０１７４】
亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）は、図３０（ａ）に示すように、約−０．１５ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約２．００ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが２．１５ｅＶとなった。
【０１７５】
さらに、亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約３４％であった。
【０１７６】
よって、亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１７７】
［ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物］
ここで、ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物（Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9）について、図３１を用いて説明する。
図３１に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図３１にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図３１にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図３１にて、Ｗ１（太線），Ｗ２（１点鎖線），Ｗ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１７８】
ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物（Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9）は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃがガリウムである複合酸化物である。
【０１７９】
ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物（Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9）は、図３１（ａ）に示すように、上向きスピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップＥｇの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１８０】
さらに、ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２４％であった。
【０１８１】
よって、ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物（Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１８２】
［ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物］
ここで、ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物（（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））について、図３２を用いて説明する。
図３２に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図３２にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図３２にて、Ｘ１（太線），Ｘ２（１点鎖線），Ｘ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１８３】
ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物（（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属である複合酸化物である。
【０１８４】
ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物（（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））は、図３２（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップＥｇの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１８５】
さらに、ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２５％であった。
【０１８６】
よって、ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物（（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１８７】
［複合酸化物の調製方法］
上述した複合酸化物（亜鉛とマンガンの複合酸化物、コバルトとマンガンの複合酸化物、ビスマスとモリブデンの複合酸化物、ニッケルとクロムの複合酸化物、鉄とモリブデンの複合酸化物、ニッケルとモリブデンの複合酸化物、銅とクロムの複合酸化物、銅とモリブデンの複合酸化物、銅とタングステンの複合酸化物、イットリウムとルテニウムの複合酸化物、ホルミウムとマンガンの複合酸化物、ビスマスと銀の複合酸化物、ランタンとニッケルの複合酸化物、ランタンとモリブデンの複合酸化物、ランタンとルテニウムの複合酸化物、テルビウムとルテニウムの複合酸化物、ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物、イッテルビウムとクロムの複合酸化物、ビスマスとコバルトの複合酸化物、ビスマスとニッケルの複合酸化物、ビスマスと金の複合酸化物、ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物、ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物、亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物、亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物、ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物、ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物）は、各金属元素の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩または塩化物などを所定の割合で混合し、最終的に６００〜１０００℃、好ましくは７００〜９００℃で２〜１０時間程度焼成して調製することができる。
【０１８８】
上記各金属元素の塩の混合方法としては、それぞれの金属塩を固体状態で混合する方法、それぞれの金属塩の溶液（水溶液など）を混合した後に蒸発乾固する方法、それぞれの金属塩の混合溶液をアンモニア水等のアルカリ溶液で加水分解する共沈法などを用いることができる。具体的には、ボールミル混合による固相法、共沈法、熱分解法などが採用できる。
【０１８９】
例えば、亜鉛とマンガンの複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）を調製するに当たり、原料物質として、酸化亜鉛、酸化マンガンを用意する。これらの原料物資を量論で得られるような割合で粉末を仮混合する。更に溶媒（エタノールや分散剤など）を加えて、ボールミルで２０時間混合する。その後、１２０℃で乾燥させ、８５０℃で１０時間焼成することにより複合酸化物を得ることができる。
【０１９０】
したがって、本実施形態に係る排ガス処理触媒の選定方法によれば、複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、前記バンド構造に基づき、バンドギャップを算出すると共に、前記バンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、候補となる複合酸化物を選定することにより、白金代替触媒であり、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する排ガス処理触媒を高精度に予測して、当該触媒能を発現する物質を選考する労力を軽減することができる。
【０１９１】
さらに、既知である白金系触媒および既知であるペロブスカイト型の複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、当該バンド構造に基づき、前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物のバンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物の前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、前記候補となる複合酸化物を選定することにより、微粒子状物質の燃焼開始温度が前記白金系触媒の場合と比べて同等またはそれよりも低くなる触媒能を発現する高触媒能発現グループと、微粒子状物質の燃焼開始温度が前記白金系触媒の場合と比べて高くなる触媒能を発現する低触媒能発現グループとに分類でき、白金系触媒と高触媒能発現グループと低触媒能発現グループに関して、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率の分布を求め、この分布に基づき候補となる複合酸化物を選定することができる。よって、白金代替触媒であり、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する排ガス処理触媒をより一層高精度に予測して、当該触媒能を発現する物質を選考する労力を軽減することができる。
【０１９２】
また、複合酸化物の上向きスピンおよび下向きスピンのバンド構造を科学計算によりそれぞれ求め、前記上向きスピンのバンド構造および前記下向きスピンのバンド構造におけるバンドギャップをそれぞれ算出し、前記上向きスピンのバンドギャップと前記下向きスピンのバンドギャップとを比較して小さい方のバンドギャップに基づき、候補となる複合酸化物を選定することにより、前記複合酸化物が磁性体であるときであっても、白金代替触媒であり、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する排ガス処理触媒を高精度に予測して、当該触媒能を発現する物質を選考する労力を軽減することができる。
【実施例】
【０１９３】
本発明に係る排ガス処理触媒の効果を確認するために行った確認試験を以下に説明するが、本発明は以下に説明する確認試験のみに限定されるものではない。
【０１９４】
［試験体の作製］
排ガス処理触媒（複合酸化物）の組成と燃焼開始温度との関係を確認するために、上述した実施形態で説明した複合酸化物の調製方法に基づいて、ＺｎＭｎ2Ｏ4の複合酸化物からなる触媒（試験体１）と、Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8の複合酸化物からなる触媒（試験体２）と、Ｂｉ2ＭｏＯ6の複合酸化物からなる触媒（試験体３）と、ＮｉＣｒＯ4の複合酸化物からなる触媒（試験体４）とを作製した。なお、参照例として、触媒が無いもの（参照試験体１）と、Ａｌ2Ｏ3の基材にＰｔを担持したもの（参照試験体２）も作製した。
【０１９５】
［試験方法］
本試験では、黒煙の燃焼開始温度によって煙燃焼活性評価を行った。黒煙を模した活性炭粉末と触媒を混合した混合試料を作製し、この混合試料を所定のガス流通下で昇温し、発生するＣＯ2を燃焼反応とみなして、ＣＯ2生成開始温度を微粒子状物質の燃焼開始温度として評価を行った。この燃焼開始温度は、ＣＯ2温度分布でＣＯ2濃度が吸蔵する領域の傾きを温度軸へ外挿したものとした。生成したガスについて、ＣＯ，ＣＯ2及びＮＯｘ濃度を連続して計測して分析した。
【０１９６】
具体的には、触媒粉末（上述した試験体１）を市販の活性炭粉末（和光社製）５ｗｔ％と混合し、少量のアルコールを添加し、メノウ乳鉢で良く攪拌・混合後、６０℃で乾燥させる。分級したＳｉＯ2粉末で約５０ｗｔ％に希釈した試料を固定床流通式マイクロリアクターに充填し、ガス流通下で昇温しつつ（昇温反応法）、発生するガスの分析を行い、温度と発生ガスの相関を調べることで黒煙燃焼性能を評価した。このときの評価条件を下記の表１に示す。なお、試験体２，３，４および参照試験体２についても、前述した試験体１の場合と同様の手法にて試料をそれぞれ作製し、これら試料についても前述した試験体１の場合と同様の手法にてそれぞれ評価を行った。参照試験体１については、市販の活性炭粉末（和光社製）５ｗｔ％に少量のアルコールを添加し、メノウ乳鉢で良く攪拌・混合後、６０℃で乾燥させ、分級したＳｉＯ2粉末で約５０ｗｔ％に希釈した試料を作製し、この試料について前述した試験体１の場合と同様の手法にて評価を行った。
【０１９７】
【表１】
【０１９８】
［試験結果］
上記表１の条件で評価した結果について下記表２に示す。
【０１９９】
【表２】
【０２００】
上記表２に示すように、亜鉛とマンガンの複合酸化物である試験体１（ＺｎＭｎ2Ｏ4）では、活性炭の燃焼開始温度が２７０℃であることが明らかとなった。コバルトとマンガンの複合酸化物である試験体２（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）では、活性炭の燃焼開始温度が２７２℃であることが明らかとなった。ビスマスとモリブデンの複合酸化物である試験体３（Ｂｉ2ＭｏＯ6）では、活性炭の燃焼開始温度が２８０℃であることが明らかとなった。ニッケルとクロムの複合酸化物である試験体４（ＮｉＣｒＯ4）では、活性炭の燃焼開始温度が２８５℃であることが明らかとなった。
【０２０１】
また、触媒が無い参照試験体１では、活性炭の燃焼開始温度が４３４℃であることが明らかとなった。白金をアルミナに担持した白金系触媒である参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）では、活性炭の燃焼開始温度が２８５℃であることが明らかとなった。
【０２０２】
すなわち、試験体１（ＺｎＭｎ2Ｏ4）では、活性炭の燃焼開始温度が参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）の場合と比べて低くなることが確認された。試験体２（ＣｏＭｎ3Ｏ8）では、活性炭の燃焼開始温度が参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）の場合と比べて低くなることが確認された。試験体３（Ｂｉ2ＭｏＯ6）では、活性炭の燃焼開始温度が参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）の場合と比べて低くなることが確認された。試験体４（ＮｉＣｒＯ4）では、活性炭の燃焼開始温度が参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）の場合と比べて同等になることが確認された。
【０２０３】
したがって、複合酸化物の試験体１，２，３，４によれば、白金代替触媒であって、活性炭の燃焼開始温度を参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くすることができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
本発明に係る排ガス処理触媒およびその選定方法は、自動車やプラントから排出される排ガスを処理する排ガス処理触媒およびその選定方法などに利用することが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理触媒およびその選定方法に関し、特にディーゼルエンジンなどから排出される排ガスの処理に用いて好適な排ガス処理触媒およびその選定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどから排出される排ガスには微粒子状物質（ＰＭ）が含まれており、この微粒子状物質を除去する方法としてディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が利用されている。このＤＰＦでは、排ガス中のＰＭを捕捉し、捕捉したＰＭを燃焼除去している。このようなＰＭの燃焼を促進する触媒として、白金を基材に担持させた触媒（以下、白金系触媒と称す）が種々開発されている。しかし、白金自体が高価であり、この白金の担持量に比例して触媒の製造コストを増加させている。そのため、白金の担持量を低減した触媒や、白金の代替材料を基材に担持した白金代替触媒に関する研究開発が種々行われている。
【０００３】
上述した白金代替触媒として、例えば、特許文献１には、Ｌａ2ＣｕＯ4などの複合酸化物を含有する排ガス処理触媒が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８４９２９（明細書の段落［００３８］，［００４２］など参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した複合酸化物を含む排ガス処理触媒にて微粒子状物質の燃焼を促進して微粒子状物質の燃焼開始温度を低くしているものの、上述した白金系触媒と同等またはそれ以上の触媒能を発現することが望まれていた。
【０００６】
また、上述した複合酸化物を含む排ガス処理触媒の開発にあたって、目的とする触媒作用（微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等の温度にする、またはそれよりも低い温度にする触媒能）を発現する可能性があると予想される物質を選考し、選考した物質の触媒作用を実験により確認する手法が一般的に用いられている。このような手法では、上述した物質の選考が経験に依存しており、また、選考した物質であっても触媒作用を十分に発現しない場合があり、多大な労力を要していた。
【０００７】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くした排ガス処理触媒を提供することを目的とする。
【０００８】
また、白金代替触媒であり、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する排ガス処理触媒を高精度に予測して、当該触媒能を発現する物質を選考する労力を軽減した排ガス処理触媒の選定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決する第１の発明に係る排ガス処理触媒は、
排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する排ガス処理触媒であって、
ＡｘＢｙＯｚまたはＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、
前記Ａが遷移金属またはビスマスまたは亜鉛のいずれか一つであり、
前記Ｂが遷移金属であり、
前記Ｃが遷移金属またはガリウムのいずれか一つであり、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である
ことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する第２の発明に係る排ガス処理触媒は、
第１の発明に係る排ガス処理触媒であって、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚがペロブスカイト型を除く構造である
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第３の発明に係る排ガス処理触媒は、
第１または第２の発明に係る排ガス処理触媒であって、
前記Ａと前記Ｂが、亜鉛とマンガン、コバルトとマンガン、ビスマスとモリブデン、ニッケルとクロム、鉄とモリブデン、ニッケルとモリブデン、銅とクロム、銅とモリブデン、銅とタングステン、イットリウムとルテニウム、ホルミウムとマンガン、ビスマスと銀、ランタンとニッケル、ランタンとモリブデン、ランタンとルテニウム、テルビウムとルテニウム、ジスプロシウムとルテニウム、イッテルビウムとクロム、ビスマスとコバルト、ビスマスとニッケル、ビスマスと金の組み合わせの何れかである
ことを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決する第４の発明に係る排ガス処理触媒は、
第１または第２の発明に係る排ガス処理触媒であって、
前記Ａと前記Ｂと前記Ｃが、ランタンとコバルトとイリジウム、ランタンとニッケルとルテニウム、亜鉛とランタンとロジウム、亜鉛とランタンとイリジウム、ビスマスと鉄とガリウム、ビスマスとイットリウムとルテニウムの組み合わせの何れかである
ことを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決する第５の発明に係る排ガス処理触媒の選定方法は、
排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する複合酸化物からなる排ガス処理触媒の候補を選定する排ガス処理触媒の選定方法であって、
前記複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、
前記バンド構造に基づき、バンドギャップを算出すると共に、
前記バンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、
前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする。
【００１４】
上述した課題を解決する第６の発明に係る排ガス処理触媒の選定方法は、
第５の発明に係る排ガス処理触媒の選定方法であって、
既知である白金系触媒および既知であるペロブスカイト型の複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、
当該バンド構造に基づき、前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物のバンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、
前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物の前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、前記候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする。
【００１５】
上述した課題を解決する第７の発明に係る排ガス処理触媒の選定方法は、
第５または第６の発明に係る排ガス処理触媒の選定方法であって、
前記複合酸化物の上向きスピンおよび下向きスピンのバンド構造を科学計算によりそれぞれ求め、
前記上向きスピンのバンド構造および前記下向きスピンのバンド構造におけるバンドギャップをそれぞれ算出し、
前記上向きスピンのバンドギャップと前記下向きスピンのバンドギャップとを比較して小さい方のバンドギャップに基づき、前記候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る排ガス処理触媒によれば、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くすることができる。
【００１７】
本発明に係る排ガス処理触媒の選定方法によれば、白金代替触媒であり、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する排ガス処理触媒を高精度に予測して、当該触媒能を発現する物質を選考する労力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る排ガス処理触媒の選定方法の一実施形態で用いられた排ガス処理触媒における、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率との関係を示すグラフである。
【図２】本発明に係る排ガス処理触媒の選定方法の一実施形態で用いられた排ガス処理触媒における、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率との関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係る排ガス処理触媒の選定方法の一実施形態で用いられた排ガス処理触媒における、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る排ガス処理触媒のバンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率の関係を示す表である。
【図５】ＺｎＭｎ2Ｏ4のバンド構造を示す図である。
【図６】Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8のバンド構造を示す図である。
【図７】Ｂｉ2ＭｏＯ6のバンド構造を示す図である。
【図８】ＮｉＣｒＯ4のバンド構造を示す図である。
【図９】Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8）のバンド構造を示す図であり、図９（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図９（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１０】ＮｉＭｏＯ4のバンド構造を示す図であり、図１０（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１０（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１１】Ｃｕ（ＣｒＯ2）のバンド構造を示す図であり、図１１（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１１（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１２】ＣｕＭｏＯ4のバンド構造を示す図であり、図１２（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１２（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１３】Ｃｕ（ＷＯ4）のバンド構造を示す図であり、図１３（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１３（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１４】Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7）のバンド構造を示す図であり、図１４（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１４（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１５】Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5）のバンド構造を示す図であり、図１５（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１５（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１６】Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5のバンド構造を示す図であり、図１６（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１６（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１７】Ａｇ5（ＢｉＯ4）のバンド構造を示す図であり、図１７（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１７（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１８】Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35のバンド構造を示す図であり、図１８（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１８（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図１９】Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7）のバンド構造を示す図であり、図１９（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図１９（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２０】Ｌａ2（ＲｕＯ5）のバンド構造を示す図であり、図２０（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２０（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２１】Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7）のバンド構造を示す図であり、図２１（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２１（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２２】Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7）のバンド構造を示す図であり、図２２（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２２（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２３】Ｙｂ（ＣｒＯ4）のバンド構造を示す図であり、図２３（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２３（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２４】（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40のバンド構造を示す図であり、図２４（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２４（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２５】（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40のバンド構造を示す図であり、図２５（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２５（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２６】Ｂｉ2（ＡｕＯ5）のバンド構造を示す図であり、図２６（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２６（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２７】Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6）のバンド構造を示す図であり、図２７（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２７（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２８】Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6のバンド構造を示す図であり、図２８（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２８（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図２９】Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6）のバンド構造を示す図であり、図２９（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図２９（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図３０】Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）のバンド構造を示す図であり、図３０（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図３０（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図３１】Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9のバンド構造を示す図であり、図３１（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図３１（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【図３２】（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7）のバンド構造を示す図であり、図３２（ａ）に上向きスピンの場合を示し、図３２（ｂ）に下向きスピンの場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［主な実施形態］
本発明に係る排ガス処理触媒およびその選定方法の実施形態について、図１、図２、図３、および図４を基づいて説明する。
【００２０】
本実施形態に係る排ガス処理触媒は、ディーゼルエンジンなどから排出される排ガスに含まれる微粒子状物質（ＰＭ）の燃焼を促進するものであって、ＡｘＢｙＯｚまたはＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが遷移金属またはビスマスまたは亜鉛のいずれか一つであり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属またはガリウムのいずれか一つであり、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上であるものである。
【００２１】
そして、上記排ガス処理触媒は、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚがペロブスカイト型を除く構造である。
【００２２】
具体的には、前記Ａと前記Ｂが、亜鉛とマンガン、コバルトとマンガン、ビスマスとモリブデン、ニッケルとクロム、鉄とモリブデン、ニッケルとモリブデン、銅とクロム、銅とモリブデン、銅とタングステン、イットリウムとルテニウム、ホルミウムとマンガン、ビスマスと銀、ランタンとニッケル、ランタンとモリブデン、ランタンとルテニウム、テルビウムとルテニウム、ジスプロシウムとルテニウム、イッテルビウムとクロム、ビスマスとコバルト、ビスマスとニッケル、ビスマスと金の組み合わせの何れかである。
【００２３】
前記Ａと前記Ｂと前記Ｃが、ランタンとコバルトとイリジウム、ランタンとニッケルとルテニウム、亜鉛とランタンとロジウム、亜鉛とランタンとイリジウム、ビスマスと鉄とガリウム、ビスマスとイットリウムとルテニウムの組み合わせの何れかである。
【００２４】
このような本実施形態に係る排ガス処理触媒によれば、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くすることができる。その理由を以下に説明する。
【００２５】
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンドギャップが、ＰＭの燃焼開始温度に作用するパラメータであり、３．０ｅＶより大きくなると、白金系触媒の場合と比べて、ＰＭの燃焼開始温度が高くなることから、３．０ｅＶ以下としている。
【００２６】
上述したバンドギャップは、伝導帯における、電子殻がΧ（カイ）またはΓ（ガンマ）にてエネルギー順位が最も低い１つの電子状態の平均値と、価電子帯における、電子殻がΧ（カイ）またはΓ（ガンマ）にてエネルギー順位が最も大きい１つの電子状態の平均値の差分を演算して得られた値である。なお、バンドが０ｅＶ付近に多数ある場合には、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚが導電体でありそのバンドギャップは０．００ｅＶである。
【００２７】
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンド構造における伝導帯バンドの酸素軌道含有率が、ＰＭの燃焼速度に作用するパラメータであり、２０％より小さくなると、白金系触媒の場合と比べて、ＰＭの燃焼速度が遅くなることから、２０％以上としている。なお、複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率の上限値、言い換えると指数ｚの上限値は、前記Ａと前記Ｂの組み合わせまたは前記Ａと前記Ｂと前記Ｃの組み合わせにより適宜に決定される。
【００２８】
ここで、上述した伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、エネルギー的にフェルミレベル直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して、酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものである。この酸素原子の電子状態への寄与率は、酸素原子を含む球面内にどのくらいの電子数が含まれるかを計算して得られる。また、前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚの材料が磁性を持つ場合には、上向きスピンのバンド構造による伝導帯バンドの酸素軌道含有率を、候補となる複合酸化物を選定する際に用いている。これは、下向きスピンは上向きスピンよりも電子の数が少なく、下向きスピンのバンド図におけるフェルミレベルよりも上の電子状態のいくつかは、上向きスピンの価電子帯の状態に対応する場合がある。酸化物の価電子帯は主として酸素原子の軌道成分からなる。よって、上向きスピンにおけるバンドギャップ直上の状態に酸素の軌道が含まれれば、下向きスピンのフェルミレベル近傍の状態にも酸素原子の軌道が含まれることが予測できる。
【００２９】
続いて、上述したような組成からなり、上述したバンドギャップの範囲を示し、且つ、上述した伝導帯バンドの酸素軌道含有率の範囲を示す排ガス処理触媒の選定方法について、以下に説明する。
【００３０】
最初に、排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する白金系触媒（例えば、ＰｔＯやＰｔＯ2やＰｔ2Ｏ3）について、科学計算、例えば第一原理バンド計算を行った。この計算結果に基づき、白金系触媒のバンド構造を求めた。
【００３１】
続いて、実験的に良い触媒能、すなわち、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能が確認できている触媒（Ｍｎ系ペロブスカイト型触媒（例えば、ＬａＭｎＯ3に微量のカリウムをドープしたものなど）、Ｃｏ系ペロブスカイト型触媒（例えば、ＬａＣｏＯ3に微量のカリウムをドープしたものなど）、およびＦｅ系ペロブスカイト型触媒（例えば、ＬａＦｅＯ3に微量のカリウムをドープしたものなど））について、モデル化を行い、科学計算、例えば第一原理バンド計算を行った。この計算結果に基づき、各種触媒（Ｍｎ系ペロブスカイト型触媒、Ｃｏ系ペロブスカイト型触媒、Ｆｅ系ペロブスカイト型触媒）について、バンド構造をそれぞれ求めた。
【００３２】
ここで、上述したモデル化とは、例えば、Ｌａ0.9Ｋ0.1ＦｅＯ3のような非整数の組成をもつ化合物をＬａＦｅＯ3のように組成を整数比化し、計算が可能な構造にすることである。
【００３３】
また、比較的低い触媒活性である、言い換えると、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて高くする触媒性能を有するＣｕ系ペロブスカイト型触媒（例えば、ＬａＣｕＯ3に微量のカリウムをドープしたものなど）についても、モデル化を行い、科学計算、例えば第一原理バンド計算を行った。この計算結果に基づき、Ｃｕ系ペロブスカイト型触媒のバンド構造を求めた。
【００３４】
続いて、上述した各触媒（白金系触媒、Ｍｎ系ペロブスカイト型触媒、Ｃｏ系ペロブスカイト型触媒、Ｆｅ系ペロブスカイト型触媒、およびＣｕ系ペロブスカイト型触媒）について、バンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率をそれぞれ算出した。
【００３５】
続いて、上述した各触媒（白金系触媒、Ｍｎ系ペロブスカイト型触媒、Ｃｏ系ペロブスカイト型触媒、Ｆｅ系ペロブスカイト型触媒、およびＣｕ系ペロブスカイト型触媒）に関し、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率の相関を示すグラフである図１を作成する。図１にて、四角形がＰｔ系触媒の場合を示し、菱形がＭｎ系ペロブスカイト型触媒の場合を示し、三角形がＣｏ系ペロブスカイト型触媒の場合を示し、丸形がＦｅ系ペロブスカイト型触媒の場合を示し、バツ印がＣｕ系ペロブスカイト型触媒の場合を示す。この図１に示すように、Ｐｔ系触媒が領域Ａの範囲内となり、Ｍｎ系ペロブスカイト型触媒、Ｃｏ系ペロブスカイト型触媒、Ｆｅ系ペロブスカイト型触媒が、ほぼ領域Ｂの範囲内となり、Ｃｕ系ペロブスカイト型触媒が領域Ｃの範囲内となった。
【００３６】
ここで、Ｐｔ系触媒は、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が高いものの、ＰＭの燃焼開始温度がＭｎ系ペロブスカイト型触媒の場合と比べて高い（触媒能としては低い）という特性を有することが知られている。このようなことから、主として、バンドギャップの狭さがＰＭの燃焼開始温度に関与するパラメータであると考えられる。また、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が最大ＣＯ2濃度時温度の低さ、すなわち、ＰＭの燃焼速度に関与するパラメータであると考えられる。
【００３７】
領域Ｃに入る触媒（Ｃｕ系ペロブスカイト型触媒）は、ＰＭの燃焼開始温度がＰｔ系触媒の場合と比べて高く、ＰＭの燃焼速度がＰｔ系触媒の場合と比べて遅いことが知られている。よって、領域Ｃに入る触媒を、微粒子状物質の燃焼開始温度がＰｔ系触媒の場合と比べて高くなる触媒能を発現する低触媒能発現グループに分類できる。
【００３８】
これに対して、領域Ｂに入る触媒は、ＰＭの燃焼開始温度がＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも低く、ＰＭ燃焼速度がＰｔ系触媒の場合と比べて速いことが知られている。よって、領域Ｂに入る触媒を、微粒子状物質の燃焼開始温度がＰｔ系触媒の場合と比べて同等またはそれよりも低くなる触媒能を発現する高触媒能発現グループに分類できる。
【００３９】
よって、触媒能が高い物質、すなわち、白金代替触媒であって、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する複合酸化物は、バンドギャップが狭く、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が高い領域に主として分布すると考えられる。
【００４０】
続いて、無機化合物データベースから２千種の材料を抽出し、各材料について、モデル化を行い、科学計算、例えば第一原理バンド計算を行った。この計算結果に基づきバンド構造を求め、バンドギャップを算出した。これらの材料にて、バンドギャップの比較的狭い物質について、上述した伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出した。これら材料について、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率の相関を示すグラフに、各材料に関するバンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率（スクリーニングデータ）をプロットした図２を作成する。図２にて、四角形がスクリーニングデータの場合を示し、星印Ｉが排ガス処理触媒（ＺｎＭｎ2Ｏ4）の場合を示し、星印ＩＩが排ガス処理触媒（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）の場合を示し、星印ＩＩＩが排ガス処理触媒（Ｂｉ2ＭｏＯ6）の場合を示し、星印ＩＶが排ガス処理触媒（ＮｉＣｒＯ4）の場合を示し、バツ印が参照触媒（Ｌａ2ＣｕＯ4）の場合を示す。
【００４１】
上述したことから、複合酸化物に関し、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であることにより、ＰＭの燃焼開始温度がＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも低くなるという効果を発現すると考えられる。さらに、複合酸化物に関し、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上であることにより、ＰＭの燃焼速度がＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも速いと考えられる。言い換えると、上述した排ガス処理触媒に関し、図２に示すように、領域Ｄ（バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である領域）にある複合酸化物とすることにより、ＰＭの燃焼開始温度をＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも低くすることができると考えられる。さらに、上述した複合酸化物とすることにより、ＰＭの燃焼速度をＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも速くすることができると考えられる。
【００４２】
また、ＮｉＣｒＯ4を除く磁性体の材料についても、上記と同様に、モデル化を行い、科学計算、例えば第一原理バンド計算を行った。この計算結果に基づき上向きスピンおよび下向きスピンのバンド構造をそれぞれ求め、上向きスピンおよび下向きスピンのバンドギャップをそれぞれ算出した。これら材料にて、上向きスピンのバンドギャップと下向きスピンのバンドギャップとを比較して小さい方のバンドギャップが比較的狭い物質について、上述した伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出した。ここで、上述した通り、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である場合に、Ｐｔ系触媒と同等、またはそれ以上の作用効果を奏すると考えられことから、これら条件（バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である）を満たす材料（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8）、ＮｉＭｏＯ4、Ｃｕ（ＣｒＯ2）、ＣｕＭｏＯ4、Ｃｕ（ＷＯ4）、Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7）、Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5）、Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5、Ａｇ5（ＢｉＯ4）、Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35、Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7）、Ｌａ2（ＲｕＯ5）、Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7）、Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7）、Ｙｂ（ＣｒＯ4）、（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40、（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40、Ｂｉ2（ＡｕＯ5）、Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6）、Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6、Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6）、Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）、Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9、（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））について、図３にプロットし、図４に示した。言い換えると、上述した排ガス処理触媒に関し、図３に示すように、領域Ｆ（バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ、伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である領域）にある複合酸化物とすることにより、ＰＭの燃焼開始温度をＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも低くすることができると考えられる。さらに、上述した複合酸化物とすることにより、ＰＭの燃焼速度をＰｔ系触媒の場合と比べて同等、またはそれよりも速くすることができると考えられる。
【００４３】
［亜鉛とマンガンの複合酸化物］
ここで、亜鉛とマンガンの複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）について、図５を用いて具体的に説明する。
図５は、ＺｎＭｎ2Ｏ4のバンド構造を示す図である。図５に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図５にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図５にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図５にて、ａ１（太線），ａ２（１点鎖線），ａ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。なお、電子殻Δ近傍からΛ近傍までの領域にて、１点鎖線が太線とほぼ一致している。
【００４４】
亜鉛とマンガンの複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが亜鉛であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００４５】
亜鉛とマンガンの複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）では、図５に示すように、約−０．２８ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約０．８ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが約１．０８ｅＶとなった。
【００４６】
さらに、亜鉛とマンガンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの電子状態（ａ１、ａ２、ａ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、３４％であった。
【００４７】
よって、亜鉛とマンガンの複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）が、図２に示すように、バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｄの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００４８】
［コバルトとマンガンの複合酸化物］
ここで、コバルトとマンガンの複合酸化物（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）について、図６を用いて具体的に説明する。
図６は、Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8のバンド構造を示す図である。図６に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図６にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図６にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図６にて、ｂ１（太線），ｂ２（１点鎖線），ｂ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００４９】
コバルトとマンガンの複合酸化物（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００５０】
コバルトとマンガンの複合酸化物（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）では、図６に示すように、約−０．０５ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．５５ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが約１．６０ｅＶとなった。
【００５１】
さらに、コバルトとマンガンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（ｂ１、ｂ２、ｂ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、３１％であった。
【００５２】
よって、コバルトとマンガンの複合酸化物（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）が、図２に示すように、バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｄの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００５３】
［ビスマスとモリブデンの複合酸化物］
ここで、ビスマスとモリブデンの複合酸化物（Ｂｉ2ＭｏＯ6）について、図７を用いて具体的に説明する。
図７は、Ｂｉ2ＭｏＯ6のバンド構造を示す図である。図７に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図７にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図７にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図７にて、ｃ１（太線），ｃ２（１点鎖線），ｃ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００５４】
ビスマスとモリブデンの複合酸化物（Ｂｉ2ＭｏＯ6）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００５５】
ビスマスとモリブデンの複合酸化物（Ｂｉ2ＭｏＯ6）は、図７に示すように、約−０．４ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．３６ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが約１．７６ｅＶとなった。
【００５６】
さらに、ビスマスとモリブデンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（ｃ１、ｃ２、ｃ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、２９％であった。
【００５７】
よって、ビスマスとモリブデンの複合酸化物（Ｂｉ2ＭｏＯ6）が、図２に示すように、バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｄの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｂｉ2ＭｏＯ6）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００５８】
［ニッケルとクロムの複合酸化物］
ここで、ニッケルとクロムの複合酸化物（ＮｉＣｒＯ4）について、図８を用いて具体的に説明する。
図８は、ＮｉＣｒＯ4のバンド構造を示す図である。図８に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図８にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図８にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図８にて、ｄ１（太線），ｄ２（１点鎖線），ｄ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００５９】
ニッケルとクロムの複合酸化物（ＮｉＣｒＯ4）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００６０】
ニッケルとクロムの複合酸化物（ＮｉＣｒＯ4）は、図８に示すように、約−０．４ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．５３ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが約１．９３ｅＶとなった。
【００６１】
さらに、ニッケルとクロムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（ｄ１、ｄ２、ｄ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、２８％であった。
【００６２】
よって、ニッケルとクロムの複合酸化物（ＮｉＣｒＯ4）が、図２に示すように、バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｄの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（ＮｉＣｒＯ4）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００６３】
［ランタンと銅の複合酸化物］
ここで、ランタンと銅の複合酸化物（ＬａＣｕＯ4）について、図２を用いて説明する。
【００６４】
ランタンと銅の複合酸化物（ＬａＣｕＯ4）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００６５】
ランタンと銅の複合酸化物（ＬａＣｕＯ4）について、科学計算により、そのバンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率が算出された。このバンドギャップが１．４７ｅＶであった。この伝導帯バンドの酸素軌道含有率が１９％であった。
【００６６】
よって、ランタンと銅の複合酸化物（ＬａＣｕＯ4）は、図２に示すように、バンドギャップが０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｄの範囲外にあると確認された。
【００６７】
［鉄とモリブデンの複合酸化物］
ここで、鉄とモリブデンの複合酸化物（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8））について、図９を用いて説明する。
図９に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図９にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図９にて、Ａ１（太線），Ａ２（１点鎖線），Ａ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００６８】
鉄とモリブデンの複合酸化物（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００６９】
鉄とモリブデンの複合酸化物（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8））では、図９（ｂ）に示すように、下向きスピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップＥｇの大きさが０．００ｅＶとなった。
【００７０】
さらに、鉄とモリブデンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ａ１、Ａ２、Ａ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２２％であった。
【００７１】
よって、鉄とモリブデンの複合酸化物（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｆｅ2（Ｍｏ3Ｏ8））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００７２】
［ニッケルとモリブデンの複合酸化物］
ここで、ニッケルとモリブデンの複合酸化物（ＮｉＭｏＯ4）について、図１０を用いて説明する。
図１０に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１０にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１０にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図１０にて、Ｂ１（太線），Ｂ２（１点鎖線），Ｂ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００７３】
ニッケルとモリブデンの複合酸化物（ＮｉＭｏＯ4）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００７４】
ニッケルとモリブデンの複合酸化物（ＮｉＭｏＯ4）は、図１０（ｂ）に示すように、約０ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約０．６０ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが０．６０ｅＶとなった。
【００７５】
さらに、ニッケルとモリブデンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２７％であった。
【００７６】
よって、ニッケルとモリブデンの複合酸化物（ＮｉＭｏＯ4）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（ＮｉＭｏＯ4）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００７７】
［銅とクロムの複合酸化物］
ここで、銅とクロムの複合酸化物（Ｃｕ（ＣｒＯ2））について、図１１を用いて説明する。
図１１に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１１にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１１にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図１１にて、Ｃ１（太線），Ｃ２（１点鎖線），Ｃ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００７８】
銅とクロムの複合酸化物（Ｃｕ（ＣｒＯ2））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００７９】
銅とクロムの複合酸化物（Ｃｕ（ＣｒＯ2））は、図１１に示すように、約−０．３０ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．８０ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが２．１０ｅＶとなった。
【００８０】
さらに、銅とクロムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２２％であった。
【００８１】
よって、銅とクロムの複合酸化物（Ｃｕ（ＣｒＯ2））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｃｕ（ＣｒＯ2））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００８２】
［銅とモリブデンの複合酸化物］
ここで、銅とモリブデンの複合酸化物（ＣｕＭｏＯ4）について、図１２を用いて説明する。
図１２に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１２にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１２にて、Ｄ１（太線），Ｄ２（１点鎖線），Ｄ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００８３】
銅とモリブデンの複合酸化物（ＣｕＭｏＯ4）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００８４】
銅とモリブデンの複合酸化物（ＣｕＭｏＯ4）は、図１２（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップＥｇの大きさが０．００ｅＶとなった。
【００８５】
さらに、銅とモリブデンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２７％であった。
【００８６】
よって、銅とモリブデンの複合酸化物（ＣｕＭｏＯ4）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（ＣｕＭｏＯ4）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００８７】
［銅とタングステンの複合酸化物］
ここで、銅とタングステンの複合酸化物（Ｃｕ（ＷＯ4））について、図１３を用いて説明する。
図１３に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１３にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１３にて、Ｅ１（太線），Ｅ２（１点鎖線），Ｅ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００８８】
銅とタングステンの複合酸化物（Ｃｕ（ＷＯ4））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００８９】
銅とタングステンの複合酸化物（Ｃｕ（ＷＯ4））は、図１３（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【００９０】
さらに、銅とタングステンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２５％であった。
【００９１】
よって、銅とタングステンの複合酸化物（Ｃｕ（ＷＯ4））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｃｕ（ＷＯ4））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００９２】
［イットリウムとルテニウムの複合酸化物］
ここで、イットリウムとルテニウムの複合酸化物（Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））について、図１４を用いて説明する。
図１４に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１４にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１４にて、Ｆ１（太線），Ｆ２（１点鎖線），Ｆ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００９３】
イットリウムとルテニウムの複合酸化物（Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００９４】
イットリウムとルテニウムの複合酸化物（Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、図１４に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【００９５】
さらに、イットリウムとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２６％であった。
【００９６】
よって、イットリウムとルテニウムの複合酸化物（Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【００９７】
［ホルミウムとマンガンの複合酸化物］
ここで、ホルミウムとマンガンの複合酸化物（Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5））について、図１５を用いて説明する。
図１５に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１５にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１５にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図１５にて、Ｇ１（太線），Ｇ２（１点鎖線），Ｇ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【００９８】
ホルミウムとマンガンの複合酸化物（Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【００９９】
ホルミウムとマンガンの複合酸化物（Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5））は、図１５（ｂ）に示すように、約−１．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約０．００ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが１．００ｅＶとなった。
【０１００】
さらに、ホルミウムとマンガンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２９％であった。
【０１０１】
よって、ホルミウムとマンガンの複合酸化物（Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｈｏ（Ｍｎ2Ｏ5））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１０２】
［ビスマスと銀の複合酸化物］
ここで、ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5）について、図１６を用いて説明する。
図１６に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１６にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１６にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図１６にて、Ｈ１（太線），Ｈ２（１点鎖線），Ｈ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１０３】
銀とビスマスの複合酸化物（Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１０４】
ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5）は、図１６（ａ）に示すように、約０．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約２．０３ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが２．０３ｅＶとなった。
【０１０５】
さらに、ビスマスと銀の複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２９％であった。
【０１０６】
よって、ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（（Ａｇ4Ｂｉ2Ｏ5）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１０７】
［ビスマスと銀の複合酸化物］
ここで、ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ5（ＢｉＯ4））について、図１７を用いて説明する。
図１７に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１７にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１７にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図１７にて、Ｉ１（太線），Ｉ２（１点鎖線），Ｉ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１０８】
ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ5（ＢｉＯ4））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１０９】
ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ5（ＢｉＯ4））は、図１７（ａ）に示すように、約０．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．７５ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが１．７５ｅＶとなった。
【０１１０】
さらに、ビスマスと銀の複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２８％であった。
【０１１１】
よって、ビスマスと銀の複合酸化物（Ａｇ5（ＢｉＯ4））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（（Ａｇ5（ＢｉＯ4））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１１２】
［ランタンとニッケルの複合酸化物］
ここで、ランタンとニッケルの複合酸化物（Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35）について、図１８を用いて説明する。
図１８に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１８にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１８にて、Ｊ１（太線），Ｊ２（１点鎖線），Ｊ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１１３】
ランタンとニッケルの複合酸化物（Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１１４】
ランタンとニッケルの複合酸化物（Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35）は、図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示すように、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップＥｇの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１１５】
さらに、ランタンとニッケルの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２３％であった。
【０１１６】
よって、ランタンとニッケルの複合酸化物（Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ3Ｎｉ2Ｏ6.35）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１１７】
［ランタンとモリブデンの複合酸化物］
ここで、ランタンとモリブデンの複合酸化物（Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7））について、図１９を用いて説明する。
図１９に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図１９にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図１９にて、Ｋ１（太線），Ｋ２（１点鎖線），Ｋ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１１８】
ランタンとモリブデンの複合酸化物（Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１１９】
ランタンとモリブデンの複合酸化物（Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7））は、図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１２０】
さらに、ランタンとモリブデンの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、２０％であった。
【０１２１】
よって、ランタンとモリブデンの複合酸化物（Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2（Ｍｏ2Ｏ7））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１２２】
［ランタンとルテニウムの複合酸化物］
ここで、ランタンとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＲｕＯ5））について、図２０を用いて説明する。
図２０に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２０にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２０にて、Ｌ１（太線），Ｌ２（１点鎖線），Ｌ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１２３】
ランタンとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＲｕＯ5））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１２４】
ランタンとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＲｕＯ5））では、図２０（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１２５】
さらに、ランタンとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２９％であった。
【０１２６】
よって、ランタンとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＲｕＯ5））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2（ＲｕＯ5））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１２７】
［テルビウムとルテニウムの複合酸化物］
ここで、テルビウムとルテニウムの複合酸化物（Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7））について、図２１を用いて説明する。
図２１に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２１にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２１にて、Ｍ１（太線），Ｍ２（１点鎖線），Ｍ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１２８】
テルビウムとルテニウムの複合酸化物（Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１２９】
テルビウムとルテニウムの複合酸化物（Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7））では、図２１（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１３０】
さらに、テルビウムとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２５％であった。
【０１３１】
よって、テルビウムとルテニウムの複合酸化物（Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｔｂ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１３２】
［ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物］
ここで、ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物（Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））について、図２２を用いて説明する。
図２２に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２２にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２２にて、Ｎ１（太線），Ｎ２（１点鎖線），Ｎ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１３３】
ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物（Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１３４】
ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物（Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））では、図２２（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１３５】
さらに、ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２５％であった。
【０１３６】
よって、ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物（Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｄｙ2（Ｒｕ2Ｏ7））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１３７】
［イッテルビウムとクロムの複合酸化物］
ここで、イッテルビウムとクロムの複合酸化物（Ｙｂ（ＣｒＯ4））について、図２３を用いて説明する。
図２３に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２３にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２３にて、Ｏ１（太線），Ｏ２（１点鎖線），Ｏ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１３８】
イッテルビウムとクロムの複合酸化物（Ｙｂ（ＣｒＯ4））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１３９】
イッテルビウムとクロムの複合酸化物（Ｙｂ（ＣｒＯ4））は、図２３（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１４０】
さらに、イッテルビウムとクロムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２１％であった。
【０１４１】
よって、イッテルビウムとクロムの複合酸化物（Ｙｂ（ＣｒＯ4））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｙｂ（ＣｒＯ4））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１４２】
［ビスマスとコバルトの複合酸化物］
ここで、ビスマスとコバルトの複合酸化物（（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40）について、図２４を用いて説明する。
図２４に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２４にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２４にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２４にて、Ｐ１（太線），Ｐ２（１点鎖線），Ｐ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１４３】
ビスマスとコバルトの複合酸化物（（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１４４】
ビスマスとコバルトの複合酸化物（（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40）は、図２４（ａ）に示すように、約０．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．４３ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが１．４３ｅＶとなった。
【０１４５】
さらに、ビスマスとコバルトの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約３１％であった。
【０１４６】
よって、ビスマスとコバルトの複合酸化物（（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（（Ｂｉ12.24Ｃｏ10.8）Ｃｏ2Ｏ40）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１４７】
［ビスマスとニッケルの複合酸化物］
ここで、ビスマスとニッケルの複合酸化物（（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40）について、図２５を用いて説明する。
図２５に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２５にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２５にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２５にて、Ｑ１（太線），Ｑ２（１点鎖線），Ｑ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１４８】
ビスマスとニッケルの複合酸化物（（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40）は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１４９】
ビスマスとニッケルの複合酸化物（（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40）は、図２５（ｂ）に示すように、約０．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．００ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが１．００ｅＶとなった。
【０１５０】
さらに、ビスマスとニッケルの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２４％であった。
【０１５１】
よって、ビスマスとニッケルの複合酸化物（（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（（Ｂｉ19.68Ｎｉ4.32）Ｎｉ2Ｏ40）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１５２】
［ビスマスと金の複合酸化物］
ここで、ビスマスと金の複合酸化物（Ｂｉ2（ＡｕＯ5））について、図２６を用いて説明する。
図２６に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２６にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２６にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２６にて、Ｒ１（太線），Ｒ２（１点鎖線），Ｒ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１５３】
ビスマスと金の複合酸化物（Ｂｉ2（ＡｕＯ5））は、ＡｘＢｙＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属である複合酸化物である。
【０１５４】
ビスマスと金の複合酸化物（Ｂｉ2（ＡｕＯ5））は、図２６（ａ）に示すように、約−０．２０ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約１．５７ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが１．７７ｅＶとなった。
【０１５５】
さらに、ビスマスと金の複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約４７％であった。
【０１５６】
よって、ビスマスと金の複合酸化物（Ｂｉ2（ＡｕＯ5））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｂｉ2（ＡｕＯ5））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１５７】
［ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物］
ここで、ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6））について、図２７を用いて説明する。
図２７に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２７にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２７にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２７にて、Ｓ１（太線），Ｓ２（１点鎖線），Ｓ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１５８】
ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6））は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属である複合酸化物である。
【０１５９】
ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6））は、図２７（ｂ）に示すように、約０．００ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約０．５０ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが０．５０ｅＶとなった。
【０１６０】
さらに、ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２７％であった。
【０１６１】
よって、ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2（ＣｏＩｒＯ6））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１６２】
［ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物］
ここで、ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6）について、図２８を用いて説明する。
図２８に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２８にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２８にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２８にて、Ｔ１（太線），Ｔ２（１点鎖線），Ｔ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１６３】
ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6）は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが遷移金属であり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属である複合酸化物である。
【０１６４】
ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6）は、図２８（ｂ）に示すように、約０．４０ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約０．８０ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが０．４０ｅＶとなった。
【０１６５】
さらに、ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、２０％であった。
【０１６６】
よって、ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物（Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2ＮｉＲｕＯ6）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１６７】
［亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物］
ここで、亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物（Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6））について、図２９を用いて説明する。
図２９に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図２９にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図２９にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図２９にて、Ｕ１（太線），Ｕ２（１点鎖線），Ｕ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１６８】
亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物（Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6））は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが亜鉛であり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属である複合酸化物である。
【０１６９】
亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物（Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6））は、図２９（ａ）に示すように、約−０．２０ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約２．０３ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが２．２３ｅＶとなった。
【０１７０】
さらに、亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約３４％であった。
【０１７１】
よって、亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物（Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2Ｚｎ（ＲｈＯ6））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１７２】
［亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物］
ここで、亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6））について、図３０を用いて説明する。
図３０に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図３０にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図３０にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図３０にて、Ｖ１（太線），Ｖ２（１点鎖線），Ｖ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１７３】
亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａが亜鉛であり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属である複合酸化物である。
【０１７４】
亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）は、図３０（ａ）に示すように、約−０．１５ｅＶより下方の領域Ｅｖが価電子帯となる一方、約２．００ｅＶより上方の領域Ｅｃが伝導帯となった。これらの領域の間の禁制帯（バンドギャップ）Ｅｇの大きさが２．１５ｅＶとなった。
【０１７５】
さらに、亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約３４％であった。
【０１７６】
よって、亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物（Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｌａ2（ＩｒＺｎＯ6）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１７７】
［ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物］
ここで、ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物（Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9）について、図３１を用いて説明する。
図３１に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図３１にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図３１にて、Ｅｃは伝導帯を示し、Ｅｖは価電子帯を示し、Ｅｇは禁制帯を示す。図３１にて、Ｗ１（太線），Ｗ２（１点鎖線），Ｗ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１７８】
ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物（Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9）は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃがガリウムである複合酸化物である。
【０１７９】
ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物（Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9）は、図３１（ａ）に示すように、上向きスピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップＥｇの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１８０】
さらに、ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２４％であった。
【０１８１】
よって、ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物（Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9）が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｂｉ2Ｇａ2Ｆｅ2Ｏ9）は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１８２】
［ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物］
ここで、ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物（（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））について、図３２を用いて説明する。
図３２に示すバンド構造は、バンド計算（例えば、第一原理バンド計算）により求められたバンド構造である。図３２にて、縦軸はエネルギー状態を示し、横軸は各電子殻を示す。図３２にて、Ｘ１（太線），Ｘ２（１点鎖線），Ｘ３（点線）が、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）におけるエネルギー順位の低い３つの電子状態を示す。
【０１８３】
ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物（（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））は、ＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、前記Ａがビスマスであり、前記Ｂが遷移金属であり、前記Ｃが遷移金属である複合酸化物である。
【０１８４】
ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物（（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））は、図３２（ｂ）に示すように、下側スピンにて、バンドが０ｅＶ付近に多数あるため、バンドギャップＥｇの大きさが０．００ｅＶとなった。
【０１８５】
さらに、ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物の伝導帯バンドの酸素軌道含有率は、フェルミレベルの直上（伝導帯バンド）の３つの状態（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３）を平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化したものであり、約２５％であった。
【０１８６】
よって、ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物（（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））が、図３に示すように、バンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である範囲を示す領域Ｆの範囲内にあると確認された。この複合酸化物（Ｂｉ0.2Ｙ1.8）（Ｒｕ2Ｏ7））は、ペロブスカイト型を除く構造であった。
【０１８７】
［複合酸化物の調製方法］
上述した複合酸化物（亜鉛とマンガンの複合酸化物、コバルトとマンガンの複合酸化物、ビスマスとモリブデンの複合酸化物、ニッケルとクロムの複合酸化物、鉄とモリブデンの複合酸化物、ニッケルとモリブデンの複合酸化物、銅とクロムの複合酸化物、銅とモリブデンの複合酸化物、銅とタングステンの複合酸化物、イットリウムとルテニウムの複合酸化物、ホルミウムとマンガンの複合酸化物、ビスマスと銀の複合酸化物、ランタンとニッケルの複合酸化物、ランタンとモリブデンの複合酸化物、ランタンとルテニウムの複合酸化物、テルビウムとルテニウムの複合酸化物、ジスプロシウムとルテニウムの複合酸化物、イッテルビウムとクロムの複合酸化物、ビスマスとコバルトの複合酸化物、ビスマスとニッケルの複合酸化物、ビスマスと金の複合酸化物、ランタンとコバルトとイリジウムの複合酸化物、ランタンとニッケルとルテニウムの複合酸化物、亜鉛とランタンとロジウムの複合酸化物、亜鉛とランタンとイリジウムの複合酸化物、ビスマスと鉄とガリウムの複合酸化物、ビスマスとイットリウムとルテニウムの複合酸化物）は、各金属元素の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩または塩化物などを所定の割合で混合し、最終的に６００〜１０００℃、好ましくは７００〜９００℃で２〜１０時間程度焼成して調製することができる。
【０１８８】
上記各金属元素の塩の混合方法としては、それぞれの金属塩を固体状態で混合する方法、それぞれの金属塩の溶液（水溶液など）を混合した後に蒸発乾固する方法、それぞれの金属塩の混合溶液をアンモニア水等のアルカリ溶液で加水分解する共沈法などを用いることができる。具体的には、ボールミル混合による固相法、共沈法、熱分解法などが採用できる。
【０１８９】
例えば、亜鉛とマンガンの複合酸化物（ＺｎＭｎ2Ｏ4）を調製するに当たり、原料物質として、酸化亜鉛、酸化マンガンを用意する。これらの原料物資を量論で得られるような割合で粉末を仮混合する。更に溶媒（エタノールや分散剤など）を加えて、ボールミルで２０時間混合する。その後、１２０℃で乾燥させ、８５０℃で１０時間焼成することにより複合酸化物を得ることができる。
【０１９０】
したがって、本実施形態に係る排ガス処理触媒の選定方法によれば、複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、前記バンド構造に基づき、バンドギャップを算出すると共に、前記バンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、候補となる複合酸化物を選定することにより、白金代替触媒であり、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する排ガス処理触媒を高精度に予測して、当該触媒能を発現する物質を選考する労力を軽減することができる。
【０１９１】
さらに、既知である白金系触媒および既知であるペロブスカイト型の複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、当該バンド構造に基づき、前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物のバンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物の前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、前記候補となる複合酸化物を選定することにより、微粒子状物質の燃焼開始温度が前記白金系触媒の場合と比べて同等またはそれよりも低くなる触媒能を発現する高触媒能発現グループと、微粒子状物質の燃焼開始温度が前記白金系触媒の場合と比べて高くなる触媒能を発現する低触媒能発現グループとに分類でき、白金系触媒と高触媒能発現グループと低触媒能発現グループに関して、バンドギャップと伝導帯バンドの酸素軌道含有率の分布を求め、この分布に基づき候補となる複合酸化物を選定することができる。よって、白金代替触媒であり、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する排ガス処理触媒をより一層高精度に予測して、当該触媒能を発現する物質を選考する労力を軽減することができる。
【０１９２】
また、複合酸化物の上向きスピンおよび下向きスピンのバンド構造を科学計算によりそれぞれ求め、前記上向きスピンのバンド構造および前記下向きスピンのバンド構造におけるバンドギャップをそれぞれ算出し、前記上向きスピンのバンドギャップと前記下向きスピンのバンドギャップとを比較して小さい方のバンドギャップに基づき、候補となる複合酸化物を選定することにより、前記複合酸化物が磁性体であるときであっても、白金代替触媒であり、微粒子状物質の燃焼開始温度を白金系触媒の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くする触媒能を発現する排ガス処理触媒を高精度に予測して、当該触媒能を発現する物質を選考する労力を軽減することができる。
【実施例】
【０１９３】
本発明に係る排ガス処理触媒の効果を確認するために行った確認試験を以下に説明するが、本発明は以下に説明する確認試験のみに限定されるものではない。
【０１９４】
［試験体の作製］
排ガス処理触媒（複合酸化物）の組成と燃焼開始温度との関係を確認するために、上述した実施形態で説明した複合酸化物の調製方法に基づいて、ＺｎＭｎ2Ｏ4の複合酸化物からなる触媒（試験体１）と、Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8の複合酸化物からなる触媒（試験体２）と、Ｂｉ2ＭｏＯ6の複合酸化物からなる触媒（試験体３）と、ＮｉＣｒＯ4の複合酸化物からなる触媒（試験体４）とを作製した。なお、参照例として、触媒が無いもの（参照試験体１）と、Ａｌ2Ｏ3の基材にＰｔを担持したもの（参照試験体２）も作製した。
【０１９５】
［試験方法］
本試験では、黒煙の燃焼開始温度によって煙燃焼活性評価を行った。黒煙を模した活性炭粉末と触媒を混合した混合試料を作製し、この混合試料を所定のガス流通下で昇温し、発生するＣＯ2を燃焼反応とみなして、ＣＯ2生成開始温度を微粒子状物質の燃焼開始温度として評価を行った。この燃焼開始温度は、ＣＯ2温度分布でＣＯ2濃度が吸蔵する領域の傾きを温度軸へ外挿したものとした。生成したガスについて、ＣＯ，ＣＯ2及びＮＯｘ濃度を連続して計測して分析した。
【０１９６】
具体的には、触媒粉末（上述した試験体１）を市販の活性炭粉末（和光社製）５ｗｔ％と混合し、少量のアルコールを添加し、メノウ乳鉢で良く攪拌・混合後、６０℃で乾燥させる。分級したＳｉＯ2粉末で約５０ｗｔ％に希釈した試料を固定床流通式マイクロリアクターに充填し、ガス流通下で昇温しつつ（昇温反応法）、発生するガスの分析を行い、温度と発生ガスの相関を調べることで黒煙燃焼性能を評価した。このときの評価条件を下記の表１に示す。なお、試験体２，３，４および参照試験体２についても、前述した試験体１の場合と同様の手法にて試料をそれぞれ作製し、これら試料についても前述した試験体１の場合と同様の手法にてそれぞれ評価を行った。参照試験体１については、市販の活性炭粉末（和光社製）５ｗｔ％に少量のアルコールを添加し、メノウ乳鉢で良く攪拌・混合後、６０℃で乾燥させ、分級したＳｉＯ2粉末で約５０ｗｔ％に希釈した試料を作製し、この試料について前述した試験体１の場合と同様の手法にて評価を行った。
【０１９７】
【表１】
【０１９８】
［試験結果］
上記表１の条件で評価した結果について下記表２に示す。
【０１９９】
【表２】
【０２００】
上記表２に示すように、亜鉛とマンガンの複合酸化物である試験体１（ＺｎＭｎ2Ｏ4）では、活性炭の燃焼開始温度が２７０℃であることが明らかとなった。コバルトとマンガンの複合酸化物である試験体２（Ｃｏ2Ｍｎ3Ｏ8）では、活性炭の燃焼開始温度が２７２℃であることが明らかとなった。ビスマスとモリブデンの複合酸化物である試験体３（Ｂｉ2ＭｏＯ6）では、活性炭の燃焼開始温度が２８０℃であることが明らかとなった。ニッケルとクロムの複合酸化物である試験体４（ＮｉＣｒＯ4）では、活性炭の燃焼開始温度が２８５℃であることが明らかとなった。
【０２０１】
また、触媒が無い参照試験体１では、活性炭の燃焼開始温度が４３４℃であることが明らかとなった。白金をアルミナに担持した白金系触媒である参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）では、活性炭の燃焼開始温度が２８５℃であることが明らかとなった。
【０２０２】
すなわち、試験体１（ＺｎＭｎ2Ｏ4）では、活性炭の燃焼開始温度が参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）の場合と比べて低くなることが確認された。試験体２（ＣｏＭｎ3Ｏ8）では、活性炭の燃焼開始温度が参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）の場合と比べて低くなることが確認された。試験体３（Ｂｉ2ＭｏＯ6）では、活性炭の燃焼開始温度が参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）の場合と比べて低くなることが確認された。試験体４（ＮｉＣｒＯ4）では、活性炭の燃焼開始温度が参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）の場合と比べて同等になることが確認された。
【０２０３】
したがって、複合酸化物の試験体１，２，３，４によれば、白金代替触媒であって、活性炭の燃焼開始温度を参照試験体２（Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3）の場合と比べて同等にする、またはそれよりも低くすることができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
本発明に係る排ガス処理触媒およびその選定方法は、自動車やプラントから排出される排ガスを処理する排ガス処理触媒およびその選定方法などに利用することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する排ガス処理触媒であって、
ＡｘＢｙＯｚまたはＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、
前記Ａが遷移金属またはビスマスまたは亜鉛のいずれか一つであり、
前記Ｂが遷移金属であり、
前記Ｃが遷移金属またはガリウムのいずれか一つであり、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である
ことを特徴とする排ガス処理触媒。
【請求項２】
請求項１に記載された排ガス処理触媒であって、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚがペロブスカイト型を除く構造である
ことを特徴とする排ガス処理触媒。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された排ガス処理触媒であって、
前記Ａと前記Ｂが、亜鉛とマンガン、コバルトとマンガン、ビスマスとモリブデン、ニッケルとクロム、鉄とモリブデン、ニッケルとモリブデン、銅とクロム、銅とモリブデン、銅とタングステン、イットリウムとルテニウム、ホルミウムとマンガン、ビスマスと銀、ランタンとニッケル、ランタンとモリブデン、ランタンとルテニウム、テルビウムとルテニウム、ジスプロシウムとルテニウム、イッテルビウムとクロム、ビスマスとコバルト、ビスマスとニッケル、ビスマスと金の組み合わせの何れかである
ことを特徴とする排ガス処理触媒。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載された排ガス処理触媒であって、
前記Ａと前記Ｂと前記Ｃが、ランタンとコバルトとイリジウム、ランタンとニッケルとルテニウム、亜鉛とランタンとロジウム、亜鉛とランタンとイリジウム、ビスマスと鉄とガリウム、ビスマスとイットリウムとルテニウムの組み合わせの何れかである
ことを特徴とする排ガス処理触媒。
【請求項５】
排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する複合酸化物からなる排ガス処理触媒の候補を選定する排ガス処理触媒の選定方法であって、
前記複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、
前記バンド構造に基づき、バンドギャップを算出すると共に、
前記バンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、
前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする排ガス処理触媒の選定方法。
【請求項６】
請求項５に記載された排ガス処理触媒の選定方法であって、
既知である白金系触媒および既知であるペロブスカイト型の複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、
当該バンド構造に基づき、前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物のバンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、
前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物の前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、前記候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする排ガス処理触媒の選定方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載された排ガス処理触媒の選定方法であって、
前記複合酸化物の上向きスピンおよび下向きスピンのバンド構造を科学計算によりそれぞれ求め、
前記上向きスピンのバンド構造および前記下向きスピンのバンド構造におけるバンドギャップをそれぞれ算出し、
前記上向きスピンのバンドギャップと前記下向きスピンのバンドギャップとを比較して小さい方のバンドギャップに基づき、前記候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする排ガス処理触媒の選定方法。
【請求項１】
排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する排ガス処理触媒であって、
ＡｘＢｙＯｚまたはＡｘＢｙＣｗＯｚからなり、
前記Ａが遷移金属またはビスマスまたは亜鉛のいずれか一つであり、
前記Ｂが遷移金属であり、
前記Ｃが遷移金属またはガリウムのいずれか一つであり、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンドギャップが３．０ｅＶ以下であり、且つ、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚのバンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率が２０％以上である
ことを特徴とする排ガス処理触媒。
【請求項２】
請求項１に記載された排ガス処理触媒であって、
前記ＡｘＢｙＯｚまたは前記ＡｘＢｙＣｗＯｚがペロブスカイト型を除く構造である
ことを特徴とする排ガス処理触媒。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された排ガス処理触媒であって、
前記Ａと前記Ｂが、亜鉛とマンガン、コバルトとマンガン、ビスマスとモリブデン、ニッケルとクロム、鉄とモリブデン、ニッケルとモリブデン、銅とクロム、銅とモリブデン、銅とタングステン、イットリウムとルテニウム、ホルミウムとマンガン、ビスマスと銀、ランタンとニッケル、ランタンとモリブデン、ランタンとルテニウム、テルビウムとルテニウム、ジスプロシウムとルテニウム、イッテルビウムとクロム、ビスマスとコバルト、ビスマスとニッケル、ビスマスと金の組み合わせの何れかである
ことを特徴とする排ガス処理触媒。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載された排ガス処理触媒であって、
前記Ａと前記Ｂと前記Ｃが、ランタンとコバルトとイリジウム、ランタンとニッケルとルテニウム、亜鉛とランタンとロジウム、亜鉛とランタンとイリジウム、ビスマスと鉄とガリウム、ビスマスとイットリウムとルテニウムの組み合わせの何れかである
ことを特徴とする排ガス処理触媒。
【請求項５】
排ガスに含まれる微粒子状物質の燃焼を促進する複合酸化物からなる排ガス処理触媒の候補を選定する排ガス処理触媒の選定方法であって、
前記複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、
前記バンド構造に基づき、バンドギャップを算出すると共に、
前記バンド構造におけるフェルミレベルの直上にてエネルギー順位の低い３つの電子状態について平均して酸素原子の電子状態への寄与率を数値化した伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、
前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする排ガス処理触媒の選定方法。
【請求項６】
請求項５に記載された排ガス処理触媒の選定方法であって、
既知である白金系触媒および既知であるペロブスカイト型の複合酸化物のバンド構造を科学計算により求め、
当該バンド構造に基づき、前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物のバンドギャップおよび伝導帯バンドの酸素軌道含有率を算出し、
前記白金系触媒および前記ペロブスカイト型の複合酸化物の前記バンドギャップおよび前記伝導帯バンドの酸素軌道含有率に基づき、前記候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする排ガス処理触媒の選定方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載された排ガス処理触媒の選定方法であって、
前記複合酸化物の上向きスピンおよび下向きスピンのバンド構造を科学計算によりそれぞれ求め、
前記上向きスピンのバンド構造および前記下向きスピンのバンド構造におけるバンドギャップをそれぞれ算出し、
前記上向きスピンのバンドギャップと前記下向きスピンのバンドギャップとを比較して小さい方のバンドギャップに基づき、前記候補となる複合酸化物を選定する
ことを特徴とする排ガス処理触媒の選定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２０１０−１３１５８８（Ｐ２０１０−１３１５８８Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２２０９７（Ｐ２００９−２２２０９７）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]