研究課題
特別研究員奨励費
人工光合成の実現を目指し、高いCO_2還元光触媒活性を有する金属錯体と、強い酸化力を有する半導体光触媒を組み合わせたZスキーム型光触媒の開発を行った。前年度までに、ルテニウム二核錯体-銀担持酸窒化タンタル(RuRu-Ag/TaON)の複合体を構築することで、CO_2飽和メタノール中、可視光照射によりギ酸生成反応を進行させることに成功している。当該年度においては、この反応の詳細を調べ、触媒活性の向上を試みた。さらに、この光触媒系を多様化し、水中での光触媒活性についても検討した。同位体標識実験により、RuRu-Ag/TaONによる光触媒反応の詳細を調べた。^<13>CO_2を用いたところ、生成したギ酸の炭素源は全てCO_2であることが明らかとなった。また、^<13>CH_3OHを用いたところ、H^<13>CHOの生成が確認された。これらのことから、本光触媒系はメタノールを電子源としたCO_2還元反応を駆動していることが確かめられた。さらに、銀の担持法や担持量を検討することで、ギ酸生成の触媒回転数を2倍以上にまで増大させることに成功した。本研究で開発した金属錯体-半導体複合系光触媒の多様性を調べるために、金属錯体部としてルテニウム-レニウム二核錯体を、半導体部としてGaN:ZnOやLaTiO_2Nを用いた場合についても検討を行った。その結果、いずれの組み合わせでもCO_2還元生成物であるギ酸が確認された。水の酸化とCO_2還元を同時に駆動する光触媒の開発を目指し、金属錯体、半導体、助触媒を変えて水中での光触媒活性を検討した。その結果、RuRu-IrO_2/TaONが最も高い活性を示し、そのギ酸生成の触媒回転数は10に達した。この光触媒系について、^<18>OH_2を用いた標識実験を行ったところ、微量であるが、水由来のO_2が検出された。
すべて 2013 2012 2011 その他
すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (12件) 備考 (1件)
Journal of the American Chemical Society
巻: 135 号: 12 ページ: 4596-4599
10.1021/ja311541a
光学
巻: 41 ページ: 324-329
10030594488
http://www.chemistry.titech.ac.jp/~ishitani/index.htm
