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東工大、希少金属使わない光触媒 可視光でCO2を還元

日経クロステック

東京工業大学らは2018年6月12日、炭素・窒素・鉄といった地球上に豊富に存在する元素から新しい光触媒を開発したと発表した。太陽光をエネルギー源として、地球温暖化の主因である二酸化炭素(CO2)を有用な炭素資源である一酸化炭素(CO)へ高効率に変換できる。

今回開発した光触媒は、炭素と窒素から構成される有機半導体カーボンナイトライドを鉄錯体と組み合わせたもの。同触媒に太陽光の主成分でもある可視光を照射することで、常温常圧でCO2をCOへ選択的に還元できることを見出した。

カーボンナイトライドが可視光を吸収し、還元剤から触媒である鉄錯体への電子の移動を駆動する。鉄錯体は、その電子を用いてCO2をCOに還元する。

性能指標となる、CO生成におけるターンオーバー数、外部量子収率、CO2還元の選択率は、それぞれ155、4.2%、99%。この数値はルテニウムやレニウムといった貴金属やレアメタル(希少金属)を用いた光触媒とほぼ同等で、従来の卑金属や有機分子を用いた光触媒より10倍以上高い。

今後は、光触媒としての機能をさらに向上させるとともに、水を還元剤に使える酸化光触媒との融合を目指す。

フランス・パリ第7大学らとの国際共同研究で、科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業CRESTの国際強化支援のもとで行われた。研究成果は、米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society」に速報として6月12日掲載された。

(ライター 工藤宗介)

[日経 xTECH 2018年6月12日掲載]

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