ポリオキソメタレートを電子伝達体とする高効率二段階励起型水分解系の構築

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15380
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 冨田 修 京都大学, 工学研究科, 助教 (40801303)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 水素生成 / 可視光水分解 / 電子伝達体 / ポリオキソメタレート / 遷移金属

研究成果の概要

半導体光触媒を用いる水の分解反応は，エネルギーキャリアとして期待される水素を太陽光を用いて水から直接製造できる可能性を有しており，光エネルギー変換技術の候補の1つとして盛んに研究がなされている．可視光を有効に利用できる系として二段階励起型水分解系が開発・報告されている．本課題では，本水分解系に用いるレドックス対に着目し，ポリオキソメタレートと呼ばれる材料を用いて，効率的な電荷移動を可能とするレドックス対を開発した．

自由記述の分野

光触媒化学，光電気化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

エネルギー需要の増大と環境への配慮から，クリーンな再生可能エネルギーの開発が強く望まれており，次世代エネルギーキャリアの1つとして水素が注目されている．この中で，半導体光触媒を用いた太陽光エネルギーによる水分解が，新たな水素製造プロセスの1つとして注目されている．これまでに，可視光有効利用を可能とする二段階励起型水分解とよばれる反応系が開発されてきた．この系では，可逆なレドックス対を用いて，水素生成用と酸素生成用の2種類の光触媒間の電子伝達を行う．本課題ではレドックス対に着目し，レドックス対の基本物性が水分解効率に与える影響の解明を通じて，今後の高効率化への指針を得ることを目指したものである．