高効率な人工光合成を目指した半導体光触媒および光触媒系の設計

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02819
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 明治大学
• 研究代表者: 岩瀬 顕秀 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (40632451)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 人工光合成 / 水分解 / 光触媒 / 表面修飾

研究成果の概要

本研究では，光触媒の材料開発および光触媒表面反応場の形成を軸に，可視光水分解反応の高効率化に成功した。光触媒の材料開発の観点からは，新しい可視光応答性ドープ型金属酸化物光触媒を開発した。この光触媒は当初想定していたZスキーム型水分解ではなく，より難易度の高い一段階励起型の可視光水分解に活性を示した。光触媒表面反応場の形成の観点からは，金属硫化物に対する水溶液処理による水素生成活性の向上および金属酸化物に対するフラックス処理による水分解活性の向上を達成した。このように，可視光水分解のための光触媒の開発およびその高活性化手法の開発に成功した。

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

光触媒を用いた水分解や二酸化炭素還元は，光エネルギーを化学エネルギーへと変換する反応であることから人工光合成と呼ばれ，持続可能社会およびカーボンニュートラルの実現に貢献しうる科学技術である。本研究課題の成果は，このような人工光合成型の反応を高効率に進めることのできる新しい光触媒の開発について，材料設計および高性能化の手法の確立に貢献するものである。特に，本課題で開発した表面処理による高性能化は，様々な光触媒や光触媒反応に適用できる可能性があり，本研究分野の発展に寄与すると考えられる。