Innovative and efficient materials conversion by bio-inorganic photocatalyst

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本研究では大きく①無機光触媒の高性能化、高効率化、②バイオ光触媒の高活性化と新しい反応を生じることが可能な酵素系の探索、③MVの側鎖やπ電子系の延長による最適の酸化還元対の探索、④光電気化学セルへの展開という課題で構成される。本年度は①可視光の利用を目的に種々の色素による修飾効果を検討した。その結果、Eosin Yで修飾したTiO2は620nmにEosin Y に特徴的な吸収を有しており、可視光での励起によりMVを還元できることを明らかにした。そこで、遺伝子組み換えした大腸菌と組みあわせ、水の分解を検討したところ、620nmの入射光に対して量子収率4.4%を示し、太陽光エネルギー変換効率2.5%を安定に示すことを見出した。②遺伝子組み換え型の大腸菌における水の分解における水素の生成速度に及ぼす共存ガスの効果を検討した。その結果、CO2を共存させると明らかにH2の生成速度が向上できることを見出した。この理由を検討しているが、遺伝子組み換えによりヒドロゲナーゼを発現した大腸菌の水素生成速度が向上できるためであることを見出した。一方、新しい酵素系の探索ではメタンモノオキシナーゼに着目し、育成を行った。その結果、CH4, O2中で育成したメタンモノオキシナーゼはアルコールを生成できることを示した。生成速度は、まだ小さく、活性を向上する方法を検討する必要がある。④電気化学セルへの展開では新たに電気化学的な2室型セルについて検討し、TiO2カソードに対して、電位を印加するとMVの還元速度がやや増加することを見出した。この条件では電流が流れず、活性のみが増加する非ファラデー型の活性の向上を行えることを見出した。酸素の発生も確認できた。通常のアノードへのTiO2の応用に比べ、カソードへの応用は、興味深い反応を進行できることが分かった。