バンドエンジニアリングによる高機能光触媒材料の開発

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平成18年9月に着任以来、物質創製の基本指針としてバンド計算を利用し、高性能な新しい可視光応答型光触媒の研究開発に携わり、環境・エネルギー問題への貢献を目指した。具体的には、太陽エネルギーの転換技術として、水分解による水素の生成や有害有機・無機物質を分解可能な新しい特性の優れた光触媒材料の開発を課題に、これまで新物質合成とその特性評価などの研究開発に専心してきた。次に、それらの結果の概要を述べる。(1)活性が高い光酸化能をもつリン酸塩半導体Ag_3PO_4を新しく見出した。その材料は、可視光照射下で、酸素発生や有機汚染物質の分解反応などにも高い活性を示した。(2)紫外線照射下では高性能なNaTaO_3バンドギャップを、LaCrO_3やLaCoO_3との固溶体合成によって調整し、可視光照射下でH_2発生に利用できるようになった。(3)酸化物Pb_2WO_5のWサイトをCrやMoに置換することによって、バンドギャップを、3.4eVから2eVまで連続的な調整に成功した。一連の置換された材料の中に、ガス状IPAの分解に有効な可視光応答型光触媒を見出した。(4)強誘電体ビスマス酸化物Bi_3TiNbO_3が紫外線照射下で酸素を効率的に発生することを見出した。更に、遷移金属の置換によって可視光照射下でIPA分解を可能にした。(5)Ptを助触媒に用いたCrドープSr_2TiO_4酸化物で可視光照射下でメタノール水溶液から水素の発生に成功した。