高分散金属微粒子による伝導帯アシスト型可視光応答性光触媒の開発

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本研究は、光触媒を用いた環境浄化反応における可視光の効率的利用を実現する新たな概念として、"高分散金属微粒子による伝導帯アシスト型可視光応答性光触媒"を提案し、従来の可視光応答性光触媒の性能を凌駕する次世代型光触媒の開発を目的とする。実用化がすでに進められている酸化チタンは優れた光触媒であるが、吸収できる光は紫外線に限られ、屋内のように紫外線強度の低い環境では効果が小さい。これに対して、酸化タングステンは、可視光吸収を有するが、有機物の分解活性は低いとこれまで考えられてきた。しかし我々は、酸化タングステンの表面に適切な手法によって白金微粒子を高分散に担持させると、極めて高効率に有機物の完全分解が進行することを見出した。今年度は、高分散担持された金属微粒子で起こる酸素還元反応に注目し、酸素から過酸化水素を生成する新規反応系の創成を進めた。これまでに、白金を担持させた酸化タングステン光触媒上において、分子状酸素の還元による過酸化水素の生成が光照射下進行することを見出してきたが、生成した過酸化水素は白金上で触媒的に分解してしまうため、定常的な生成は起こらない。そこで、白金表面を様々な他元素で被覆することを試みたところ、パラジウムで表面を薄く被覆した白金-パラジウムのコアシェル型助触媒が高い効率で、過酸化水素を生成できることを見出した。これは、光触媒反応を用いて酸素から過酸化水素を生成した初めての例であり、新規性の高い反応系と言える。