Solar Photosynthesis of Valuable Substances by Carbon Dioxide Reduction

太陽光有効利用のためその可視光全域（赤色光まで）を利用し水を電子源に二酸化炭素を還元し、有用物質生成、ここでは特に一酸化炭素しくはメタンの生成を目的に研究を進めている。2022年度は、当研究室ですでに見出している赤色光に応答し水を完全分解できる接合型複合光触媒（水素発生光触媒と酸素発生光触媒を、金属を介して接合した複合系光触媒）の水素発生光触媒に助触媒として銅を選択的に担持した系による二酸化炭素還元評価を行った。助触媒の選択担持は、水素発生光触媒と酸素発生光触媒のバンドギャップの差を利用して光析出法により行った。その結果、波長700 nmの赤色光照射のもと、メタン、水素、および酸素の生成を確認できた。メタンと水素の合計発生量と酸素発生量は化学両論比を満足した。また、同位体二酸化炭素（13CO2）を用いて二酸化炭素還元試験を行なったところ、13CO2由来の同位体メタン（13CH4）の発生を確認できたため、波長700 nmの赤色光で水を電子源に二酸化炭素を還元し、メタンを生成できることがあきらかとなった。水を電子源に二酸化炭素を還元し有用物質を合成できることを示した世界最長波長である。メタン以外の二酸化炭素還元物（例えば一酸化炭素やギ酸）の生成は認められなかったため、二酸化炭素還元物の選択性は銅を助触媒とすることで達成できた。一方で、メタン生成量に対し、水素生成量が大きく水（プロトン）還元と二酸化炭素還元では二酸化炭素還元の選択性は低く、今後の課題である。

太陽光有効利用のためその可視光全域（赤色光まで）を利用し水を電子源に二酸化炭素を還元し、有用物質生成、ここでは特に一酸化炭素しくはメタンの生成を目的に研究を進めている。2022年度は、当研究室ですでに見出している赤色光に応答し水を完全分解できる接合型複合光触媒（水素発生光触媒と酸素発生光触媒を、金属を介して接合した複合系光触媒）の水素発生光触媒に助触媒として銅を選択的に担持した系による二酸化炭素還元評価を行った。助触媒の選択担持は、水素発生光触媒と酸素発生光触媒のバンドギャップの差を利用して光析出法により行った。その結果、波長700 nmの赤色光照射のもと、メタン、水素、および酸素の生成を確認できた。メタンと水素の合計発生量と酸素発生量は化学両論比を満足した。また、同位体二酸化炭素（13CO2）を用いて二酸化炭素還元試験を行なったところ、13CO2由来の同位体メタン（13CH4）の発生を確認できたため、波長700 nmの赤色光で水を電子源に二酸化炭素を還元し、メタンを生成できることがあきらかとなった。水を電子源に二酸化炭素を還元し有用物質を合成できることを示した世界最長波長である。メタン以外の二酸化炭素還元物（例えば一酸化炭素やギ酸）の生成は認められなかったため、二酸化炭素還元物の選択性は銅を助触媒とすることで達成できた。一方で、メタン生成量に対し、水素生成量が大きく水（プロトン）還元と二酸化炭素還元では二酸化炭素還元の選択性は低く、今後の課題である。