Metal nanoparticles/semiconductor photocatalysts for hypochlorous acid from salt water and air

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太陽光エネルギーにより、常温・常圧下、塩水と空気を原料として次亜塩素酸を合成する新光触媒を開発する。プラズモン金属ナノ粒子／含塩素半導体からなる相界面への可視光照射により、金属ナノ粒子上に生成したホットホールを含塩素半導体に注入する。ホールによる骨格塩素イオンの酸化と、溶液内塩素イオンによる骨格塩素イオンの補填を連続的に進め、次亜塩素酸を効率よく合成する革新的光触媒を開発する。これらの研究を通して、持続可能エネルギーにより、入手容易な塩水と空気から殺菌剤・消毒剤として不可欠な次亜塩素酸を簡便に合成する新技術の開発を目指す。2022年度は、Auナノ粒子を担持したAgCl半導体粉末（Au/AgCl触媒）について検討した。可視光励起による効率のよいホットホール注入には、強固なAu/AgCl接合界面を形成させる必要がある。Au前駆体をAgCl粉末に吸着させ、管状炉内で焼成する析出沈殿法によりAu/AgCl触媒を合成した。焼成温度、焼成時間、Au担持量などの各種パラメータを最適化して高活性触媒を合成した。本触媒は太陽エネルギー変換効率0.14%以上で塩水と空気から次亜塩素酸を生成させることが可能であり、目標値であった天然植物の光合成における変換効率（0.1%）を上回ることが可能であった。各種反応実験、電気化学・光電気化学測定、ならびに表面分析測定にもとづいて光触媒メカニズムの裏付けを行い、論文を完成させた。現在論文を投稿中であり、順調に研究を進めた。