クイックサーチ（1966年～最新刊号）
 詳細検索

特集　人工光合成の実用化研究最前線

人工光合成は太陽光エネルギーを化学エネルギーに変換することができる夢の技術として注目されています．この技術の元は40年以上前に遡る，ホンダ・フジシマ効果による水の水素と酸素への完全分解です．酸化チタンは紫外光のみに反応するため，太陽光によるエネルギー変換効率は0.1%程度と低いものの，昨今の環境・エネルギー問題への高まりから，最先端の研究実績を融合した大型プロジェクトが実施されています．本特集では，これらプロジェクトで活躍されている先生方に，特にセラミックス材料を用いた半導体光触媒による人工光合成研究について，基礎から実用化を見据えた最先端の研究をご紹介していただきます．　（特集担当委員：北村尚斗）

■ 可視光水分解および二酸化炭素還元を目指したZスキーム型光触媒の開発

岩瀬　顕秀・工藤　昭彦

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人工光合成型の反応である．本稿では，これら反応に可視光照射下で働くZスキーム型光触媒について紹介する．

■ H₂Oを電子源とする選択的なCO₂の光還元

寺村謙太郎・田中　庸裕

これまでにH₂Oを電子源とするCO₂の光還元に高いCO₂の転化率およびCOへの選択性を示す一連の光触媒群を見いだしてきた．これらの光触媒群はH₂Oを電子源として選択的にCO₂をCOへと変換可能な光触媒である．

■ 安価・無毒な元素からなる無機材料をベースとした選択的CO₂光還元システムの開発

宮内　雅浩・Yin Ge・庄司　州作・山口　晃・阿部　英樹

水を電子源とするCO₂の還元は水素生成反応と競合し，かつ，高い電子の還元力を必要とするため，大変困難である．本稿では選択的にCO₂を還元する助触媒の設計，そして，それらを用いて筆者らが開発した人工光合成システムについて紹介する．

■ 層状複水酸化物とダイヤモンドを用いた光触媒的CO₂還元

勝又　健一・寺島　千晶

人工光合成に代表されるCO₂を有用物に変換する研究は，将来の持続可能な社会構造・産業構造を達成するために重要である．本稿では，光触媒国際研究センターが取り組む光触媒反応を利用したCO₂還元の研究について紹介する．

■ 光触媒的および光電気化学的CO₂還元系の開発

横野　照尚

CO₂還元システムの開発にあたり，光触媒ナノ材料システムにおいては比較的廉価な元素を含む材料開発や太陽光を光源として利用可能な光触媒ナノ材料開発を，光電極システムにおいては開発例が少ない可視光応答性を示し比較的高い還元力を有するp−型半導体光電極の開発を行っている．それらの成果を紹介する．

■ p型Fe系酸化物半導体の開発と人工光合成への展開

関澤　佳太・森川　健志

人工光合成の将来の実用化には，低コスト材料を用いた反応の実現が必須である．本稿では，筆者らが開発したp型Fe系酸化物半導体光電極と，それらを応用した，水を電子源に用いるCO₂還元反応系について紹介する．

■ 多元金属カルコゲニド量子ドットの液相合成と光触媒活性

亀山　達矢・桑畑　進・鳥本　司

半導体ナノ粒子（量子ドット）は，バルク半導体とは大きく異なる物理化学特性を示す．本稿では，低毒性元素からなり広範囲な応用が期待されるZnS-AgInS₂固溶体量子ドットについて，その精密液相合成と、サイズ・組成・形状に依存する光触媒特性を紹介する．

■ 高耐性セラミックスSiCの新たな応用可能性：人工光合成

加藤　正史

SiCは高耐性なセラミックス材料として知られているが，単結晶の場合は半導体としても活用できる．さらにその化学的安定性と光吸収特性を利用すれば，人工光合成にも応用可能である．本稿では人工光合成向けのSiCを紹介する．

■ ソーラー水素製造を目指した塗布可能な光触媒シートの開発

徳留　弘優・奥中さゆり・堂免　一成

安価・低コストなソーラー水素製造デバイスとして簡便なスクリーン印刷を用いた塗布型光触媒シートを開発した．このシートはシンプルな構造にも関わらず，Zスキーム水分解により，0.4%という高い太陽光水素エネルギー変換効率を達成した．

■ 人工光合成のためのさまざまな光触媒反応の開発

吉田　寿雄

二酸化炭素から糖類を生成する光合成にならい，人工光合成においても人類が必要とする多くの化合物を合成したい．本稿では，二酸化炭素分解から有機化学反応まで，さまざまな光触媒反応系の研究開発の成果を紹介する．