窒化炭素系半導体と金属錯体を融合した二酸化炭素固定化光触媒の創出

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06130
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 前田 和彦 東京工業大学, 理学院, 准教授 (40549234)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 光触媒 / 金属錯体 / 二酸化炭素固定 / 半導体 / 人工光合成

研究成果の概要

ルテニウム錯体と有機半導体窒化炭素からなるハイブリッド光触媒は、可視光照射により二酸化炭素をギ酸へと効率的に還元変換することができる。本研究では錯体、半導体両者に着目し、光触媒活性向上、生成物分布の制御を狙いとした。従来報告してきたギ酸生成に有効なルテニウム単核錯体/窒化炭素ハイブリッドに関しては、銀ナノ粒子をナノシート状窒化炭素に担持することで飛躍的な性能向上を実現した。二酸化炭素還元生成物の生成物分布の制御の点においては、金属錯体を従来のルテニウム系からルテニウムとレニウムの複核系、あるいは鉄系へと変えることで、ギ酸ではなく一酸化炭素を選択的に得ることに成功した。

自由記述の分野

エネルギー変換型光触媒

研究成果の学術的意義や社会的意義

二酸化炭素の固定化反応は、学術的にも社会的にも重要な課題である。本研究により、可視光で二酸化炭素を還元する金属錯体/半導体ハイブリッド光触媒における世界最高性能を更新し、従来困難だった水溶液中での反応駆動をはじめて実証するなど、インパクトのある成果を多数得ることができた。結果として、錯体化学と半導体光触媒の境界領域を、二酸化炭素還元を切り口として大きく広げ発展させることができた。本研究に関する発表論文の被引用件数の合計がすでに200回を超えていることは、関連する学術領域への波及効果の大きさを明確に示している。