東京科学大学の研究グループは、従来利用できなかった波長の可視光も利用できる新しい色素増感型光触媒を開発した（ニュースリリース）。
クリーンなエネルギー源として注目されている水素を生成する手法の一つとして、光触媒の研究が盛んに行なわれている。太陽光エネルギーを効率よく利用するためには、太陽光の大部分を占める可視光を活用することが重要。その有効な手段の一つとして、色素増感型光触媒が挙げられる。
研究グループは、これまでに可視光を吸収するルテニウム錯体を酸化物ナノシートHCa2Nb3O10に吸着させた色素増感型光触媒を開発し、可視光を利用した水素生成反応の実現に成功してきた。しかし、色素増感型光触媒に用いられる典型的なルテニウム錯体はおよそ600nmまでの可視光しか吸収できず、より長波長の光を利用するための新しい設計指針が求められていた。
今回、研究グループは、従来使用できなかった長波長領域（600～800 nm）の可視光を利用できる、新しい色素増感型光触媒の開発に成功した。従来使用していたルテニウム錯体の中心金属をより重いオスミウムにすることで、重原子効果が働き、ルテニウム錯体では顕著に見られない電子のスピンを反転させて励起する一重項–三重項励起を起こすことができる。
これを利用することで、従来のルテニウム錯体系では吸収できなかった600～800nmの長波長光も有効に利用できることが明らかになった。そして、可視光照射下での水素生成反応において、ルテニウム錯体系を上回る高いみかけの量子収率を示し、従来の約2倍となる0.21%の太陽光エネルギー変換効率を達成した。
研究グループは、今回の研究で得られた知見は、長波長の可視光を活用した人工光合成の実現に道を拓くものであり、将来的には太陽光エネルギーを最大限に利用した持続可能なエネルギー変換技術の確立につながることが期待されるとしている。
