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本研究課題では大気中の二酸化炭素削減を目指し、水溶液中においても効率良く光化学的二酸化炭素還元触媒反応を駆動することがきる高性能光触媒の開発を行った。特に、CdS量子ドット光増感剤とコバルトポルフィリン二酸化炭素還元触媒を複合化したハイブリッド光触媒の開発とその光触媒機能の評価を中心に研究を行った。一般にCdS量子ドット光増感剤は、光照射によって自己腐食が進行してしまうため耐久性に乏しいことが知られている。また、CdS量子ドットが凝集してしまうことによって、光増感機能が著しく低下してしまうことも知られている。そこで本研究課題では、CdS量子ドットの表面をメルカプトプロピオン酸(MPA)で保護したMPA保護型CdS量子ドット光増感剤の開発を行い、これらの問題の解決に取り組んだ。また、MPA保護型CdS量子ドット光増感剤の表面が負に帯電するという特長を生かして、コバルトポルフィリン二酸化炭素還元触媒にカチオン性部位を導入することによって、両者の静電的な相互作用による会合を促進し、CdS量子ドットからコバルトポルフィリンへの電子移動の効率を向上させ、ハイブリッド光触媒の光触媒機能の向上を目指した研究にも取り組んだ。
トリエタノールアミンを犠牲還元剤として用いた水溶液中における光触媒反応を行ったところ、MPA保護型CdS量子ドットは光照射下においても非常に安定であり、カチオン性コバルトポルフィリンとの間での電子移動も比較的効率良く進行することが明らかとなった。さらに、本ハイブリッド光触媒による光化学的二酸化炭素還元触媒反応は、水溶液中においても二酸化炭素還元反応が優先的に進行し、その触媒活性が長時間にわたって持続することも明らかとなった。
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