太陽光高効率利用のための水分解光触媒の開発

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06862
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 信州大学 (2018); 東京大学 (2016-2017)
• 研究代表者: 高田 剛 信州大学, 先鋭領域融合研究群環境・エネルギー材料科学研究所, 特任教授 (80334499)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 光触媒 / 水分解 / 太陽光 / 水素製造 / 助触媒 / 半導体

研究成果の概要

本研究では太陽光を高効率で利用するための水分解光触媒系の開発を行った。太陽光の有効利用のために既存の水分解光触媒の量子収率向上、および応答波長域の広い材料を用いた水分解に挑戦した。既存のワイドギャップの化合物を用いた場合、量子収率100％近くまで向上させることができた。応答波長域の広い材料を用いた水分解系では新規な材料での水分解は達成できなかった。また、実際の太陽光利用を考慮した水分解反応容器開発にも取り組んだ。容易に実用化につながるようなシンプルでコンパクトなデザインを独自に開発した。

自由記述の分野

光触媒

研究成果の学術的意義や社会的意義

光触媒自身の開発においては、バンドギャップが大きく紫外光しか利用できないが、その範囲では上限レベルまで反応効率を上げることができた。水分解反応はその素過程の中で酸素生成が4電子反応あるために困難と考えられている。そのような反応において量子収率をほぼ100％に向上させ、そのために必要な触媒の構造と機能を明らかにしたことは当該研究者間でも関心の高い結果となる。