半導体光触媒による水の4電子酸化反応：高効率な逐次物質変換のメカニズム

2019 年度 審査結果の所見

• 研究課題/領域番号: 19H00915
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 大西 洋 神戸大学, 理学研究科, 教授 (20213803)
• 研究分担者: 小堀 康博 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (00282038) ; 高橋 康史 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 特任教授 (90624841)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31

審査結果の所見の概要

世界最高の量子収率で水を完全分解する半導体光触媒（NaTaO3とSrTiO3）の水を酸素に変換する4電子酸化反応のメカニズム解明を目的に、光触媒と水の界面に生成する中間体と最終生成物（溶存酸素）の生成消滅を1 msの時間分解能で追跡する複数の計測法（走査型電気化学顕微鏡・電子スピン共鳴・内部全反射赤外分光）を構築し、紫外LED光のもとで進行する逐次物質変換過程を速度論的に解析する。
従来の光触媒のダイナミクス研究は半導体結晶中の励起電子、正孔の生成消滅を追跡するものが主流であったが、本研究は光触媒と水の界面での化学種に着目して４電子酸化反応のメカニズム解明を目指した基礎研究であり、その学術的意義は高いと評価できる。多電子酸化反応メカニズムを部分的にでも明らかに出来れば光触媒反応化学として有益かつ重要な基礎学理を構築することが出来るので、より高性能な光触媒材料開発に貢献できる。