東大,人工光合成に適した電子状態観測法を開発

東京大学の研究グループは,光触媒反応中の電子状態を観測することに成功した(ニュースリリース)。

近年,光触媒による水分解反応は水と太陽光のみから安価かつ大規模に次世代エネルギーキャリアである水素を生成する,人工合成として注目を集めている。

この光触媒による人工光合成の実用化には高効率化が最も大きな障壁となっており,この高効率化を達成するには動作原理の解明が不可欠となる。

光触媒は光を受けると,その内部に電子と正孔の対が生成し,その電子と正孔がそれぞれ水を還元,酸化することで酸素と水素が生成する。したがって,この電子と正孔の振る舞いを理解し,制御することが人工光合成実用化へのカギとなる。

今回,研究グループが新たに開発した「その場観察フォトルミネッセンス法」により,光触媒中に生成した電子と正孔が再度結合する際に示す発光を調べることで,実際に反応を行なっている中での電子状態を明らかにすることができるという。

電極化した光触媒の電位,および雰囲気を制御しながらこの手法を適用したところ,光触媒表面および内部の欠陥の影響を明らかにすることに成功したとする。

研究グループは今後,発光寿命を測定するなどのさらなる検討を行なうことで,各電子状態の反応への影響を明らかにし,性能抑制因子を解明することに取り組むとしている。

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