2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of artificial-photosynthesis systems with photocatalysis of CO2 reduction
| Project Area | Chemical conversion of solar energy by artificial photosynthesis: a breakthrough by fusion of related fields toward realization of practical processes |
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| Project/Area Number |
24107005
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石谷 治 東京工業大学, 理学院, 教授 (50272282)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 庸裕 京都大学, 工学研究科, 教授 (70201621)
森川 健志 株式会社豊田中央研究所, 環境・エネルギー1部, 室長 (70394666)
天尾 豊 大阪市立大学, 複合先端研究機構, 教授 (80300961)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 人工光合成 / 光触媒 / CO2還元 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リング状Re(I)多核錯体を光増感剤として用い、Mn(I)、Ru(II)錯体触媒と組み合わせることにより、これまで報告された中で最も高い効率でCO2を還元する光触媒系を開発することに成功した。時間分解IRを測定することで、Ru-Re超分子光触媒を用いたCO2還元反応における反応初期過程の機構と反応速度に関する重要な情報を得た。
Ag/ZnGa2O4/Ga2O3に希土類元素を添加して、水熱合成条件で熟成するとCOの生成速度が安定した。希土類元素は酸化物またはオキシ炭酸化物として担持され、炭酸水素ナトリウム水溶液中で炭酸塩として存在していた。各種層状複水酸化物を添加した場合にも光触媒活性の向上を確認した。CO2はbidentateおよびmonodentate carbonateとして吸着し、光照射下でbidentate formateへ変化することを赤外吸収スペクトル測定から明らかにした。
構造の異なるアミノアルキルシランの金属表面への修飾により、水溶液中での電気化学的なCO2還元反応選択性が制御できることを明らかにした。水の酸化(OER)触媒Ni-doped β-FeOOH:Clを開発した。この触媒はRu錯体/SiGe-junction/IrOxの複合系で太陽光変換効率4.6%でのCO2⇒ギ酸変換に使用したIrOx触媒と同等かそれ以上の反応速度を示す。
ギ酸脱水素酵素とビオローゲン誘導体との間の相互作用機序を酵素反応速度解析により明らかにした。ギ酸脱水素酵素の活性点付近の構造とビオローゲン誘導体構造との機能相関について明らかにした。CO2を原料とした炭素-炭素結合生成可能な光捕集分子－酵素複合型人工光合成系の構築に成功した。A01班の民秋班長との共同研究により開発した光捕集分子－酵素複合型分子を、白金コロイド触媒存在下光照射すると効率的な水素発生が進行した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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