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希少金属を用いない光触媒、可視光でCO2を還元

2018/06/12 23:11
工藤宗介=技術ライター
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カーボンナイトライドと鉄錯体を組み合わせた光触媒によるCO2還元反応
(出所:東京工業大学)
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 東京工業大学らは、炭素・窒素・鉄といった地球上に豊富に存在する元素から新しい光触媒を開発した。太陽光をエネルギー源として、地球温暖化の主因であるCO2を有用な炭素資源であるCO(一酸化炭素)へ高効率に変換できる。6月12日に発表した。

 今回開発した光触媒は、炭素と窒素から構成される有機半導体カーボンナイトライドを鉄錯体と組み合わせたもの。同触媒に太陽光の主成分でもある可視光を照射することで、常温常圧でCO2をCOへ選択的に還元できることを見出した。

 カーボンナイトライドが可視光を吸収し、還元剤から触媒である鉄錯体への電子の移動を駆動する。鉄錯体は、その電子を用いてCO2をCOに還元する。

 性能指標となる、CO生成におけるターンオーバー数、外部量子収率、CO2還元の選択率は、それぞれ155、4.2%、99%。この数値はルテニウムやレニウムといった貴金属や希少金属を用いた光触媒とほぼ同等で、従来の卑金属や有機分子を用いた光触媒より10倍以上高い。

 今後は、光触媒としての機能をさらに向上させるとともに、地球上に多量に存在し安価な水を還元剤に使える酸化光触媒との融合を目指す。

 フランス・パリ第7大学らとの国際共同研究で、科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業CRESTの国際強化支援のもとで行われた。研究成果は、米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society」に速報として6月12日掲載された。

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