二酸化炭素還元反応のためのチタン酸塩光触媒に添加する新規二元系助触媒の開発

• Project/Area Number: 19F19351
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Review Section: Basic Section 27030:Catalyst and resource chemical process-related
• Research Institution: Kyoto University
• Host Researcher: 吉田 寿雄 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (80273267)
• Foreign Research Fellow: SOLTANI TAYYEBEH 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2019-11-08 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2021: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 二酸化炭素還元 / 光触媒 / 助触媒

Outline of Research at the Start

太陽エネルギーを用いて二酸化炭素を有用化合物に変換するための光触媒の開発が盛んであるがいまだ実用には至っていないのが現状である．粉末の光触媒の活性・選択率を向上させるための方策として，適切な助触媒を添加することが知られている．そこで本研究では，可視光による活性化の機能を備えた全く新規な助触媒を創製し，一酸化炭素を還元生成物として与える助触媒として知られている銀助触媒と共にチタン酸塩光触媒に添加して光触媒活性を評価し，両助触媒の最適な添加方法・添加率・構造・状態と機能を明らかにし，二酸化炭素還元反応用光触媒の高活性化を達成することを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

地球温暖化の要因とされる二酸化炭素の排出量を減らし炭素資源として有効することが求められている中で，太陽エネルギーを用いて二酸化炭素を有用化合物に変換するための光触媒の開発研究が盛んにおこなわれている．本研究は，二酸化炭素還元のための光触媒の活性を向上させるために有効である助触媒の高効率化を目指し，チタン酸塩光触媒に添加する新たな二元助触媒の開発を行うものである．本研究は特別研究員と共に2019年11月末より開始した．
研究開始から4か月の間に，二酸化炭素還元光触媒反応の評価装置の整備と実験方法の確立を行い，まずはいくつかのチタン酸塩光触媒を調製してごく一般的となった銀助触媒を添加して本反応における光触媒活性評価を行った結果，はじめに二元系助触媒の開発に取り組む対象の光触媒としてチタン酸カルシウムを選定した．この光触媒に銀助触媒を添加すると，比較的高活性かつ高選択的に反応を進行させることができるからである．
つぎに，その表面上に二元助触媒を添加するための調製法の検討として光析出法と含浸法を試しながら，銀助触媒と組み合わせて効果のある2種類目の助触媒の探索を開始した．これまでの文献を調査したうえで，いくつかも元素について試したところ，ポジティブな効果を与える組み合わせを見出した．銀助触媒については還元反応を促進する助触媒として二酸化炭素を一酸化炭素に変換する機能を持つが，見出した第二成分を加えると，水素生成速度と一酸化炭素生成速度が上昇することが見出された．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究開始後4カ月の間に，実験方法を確立し，成果となる結果の糸口を見いだせたことから，おおむね順調であるといえる．

Strategy for Future Research Activity

現在の設計指針のままもうしばらく研究を続け，投稿論文として報告に値する成果につなげたい．その後，これまでになかった発想による展開を計画している．