人工光合成型エネルギー変換

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04203119
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 米山 宏 大阪大学, 工学部, 教授 (80029082)
• 研究分担者: 松尾 拓 九州大学, 工学部, 教授 (30037725) ; 清水 剛夫 京都大学, 工学部, 教授 (10025893) ; 坂田 忠良 東京工業大学, 工学部, 教授 (40013510) ; 魚崎 浩平 北海道大学, 理学部, 教授 (20133697) ; 柳田 祥三 大阪大学, 工学部, 教授 (10029126)
• キーワード: 半導体光触媒 / 光増感電解 / 二酸化炭素 / 水分解 / 人工光合成 / 電荷分離 / 分子組織体

研究概要

1。半導体を光電極 光触媒に用いる人工光合成の開発:(1)硫化亜鉛と硫化カドミウムの固溶体超微粒子コロイドは二酸化炭素を一酸化炭素に還元する光触媒として働くことを見い出した。(2)硫化亜鉛超微粒子を光触媒に用いてアルコール脱水素酸素存在下で、二酸化炭素をメタノールに光転換する新しいプロセスを開発した。(3)ゼオライト担体上に調製した高分散固定化薄膜状酸化チタンは水蒸気存在下で二酸化炭素をメタン、一酸化炭素、メタノールに還元する光触媒として働くことを見い出した。(4)p型リン化ガリウムとマグネシウムを電極に用いると塩化ベンジルと二酸化炭素が反応してフェニル酢酸を合成する電気化学光電池が構成できることを明らかにした。(5)60気圧の二酸化炭素のニッケル電極における還元によるプロパン、ブタンなどの炭化水素の生成反応は、フィシャートロプッシュ型反応であることを明らかにした。(6)トンネル構造を有するバリウム-チタン複合酸化物に二酸化ルテニウムを担持した光触媒による10%の量子効率で水を完全分解できることを見い出した。(7)チタン系複合酸化物のなかに可視光応答性を有し、かつ水素発生能を有するものを見い出した。
2。有機物質 金属錯体を光励起する人工光合成型反応システムの開発(1)ポリパラフェニレンはコバルトサイクラム存在下で、二酸化炭素を一酸化炭素に還元する光触媒として働くことを見いだし反応機構を解明した。(2)両親媒性ルテニウム錯体を担持したポリ塩化ビニル超薄膜が光電子移動型の光触媒とした働くことを見い出した。(3)ポリメタメチルアクリレート超薄膜に取り込まれているカルバゾール骨格から膜を介して水相へ光誘起電子移動が起こることなど、人工シラコイド膜を合成する手がかりを得た。(4)ポルフィリンとビチオフェンポリマーの積層膜が光電変換機能を有することを見い出した。

研究成果

• [文献書誌] Hiroshi Inoue: "Photocatalytic Conversion of Lactic acid to Malic Acid through Pyruvic Acid in the Presence of Malic Enzyme and Semiconductor Photocatalysts" J.Chem.Soc.Farady Trans.88. 2215-2219 (1992)
• [文献書誌] K.Matsuoka: "Efficient and Selective Electron Mediation of Cobalt Complexes with Cyclam and Related Macrocycles in Terphenyl-catalyzed Photoreduction of CO_2" J.Am.Chem.Soc.,. 115.
• [文献書誌] Masakazu Anpo: "Photocatalytic Reduction of CO_2 on Anchored Titanium Oxide Catalysts" J.Mol.Catal.,. 74. 207-212 (1992)
• [文献書誌] S.Ikeda: "Fixation of Carbon Dioxide Using a Copper-loaded Gas Diffusion Electrode" Abstracts.of the First West Pacific Electro-chemistry Symposium. 169-171 (1992)
• [文献書誌] Yasunobu Inoue: "Stable Photocatalytic Activity of BaTi_4O_9 Combined with Ruthenium Oxide for Decomposition of Water" J.Chem.Soc.Chem.Commun.,. 579-580 (1992)
• [文献書誌] Kohei Uosaki: "Photoelectrochemical Synthesis of Phtalocyanine" J.Chem.Soc.Perkin Trans. 1331-1334 (1992)
• [文献書誌] Hiroshi Segawa: "Photoinduced Electron Transfer Reactions of Porphrin Heteroaggregates.Energy Gap Dependence of an Interdimer Charge Recombination Process" J.Phys.Chem.96. 503-506 (1992)
• [文献書誌] Kazunari Domen: "Visible Light Induced Photocatalytic Behavior of a Layered Perovskite Type Niobate,RbPb_2Nb_3O_<10>" J.Phys.Chem.(1993)
• [文献書誌] Taku Matsuo: "Optical Second Harmonic Generation from Ultrathin Polymer Films Immobilized with Ruthenium Polypyridine Complexes" Chem.Lett.,. 2363-2366 (1992)