東工大ら,高効率なCO2還元光触媒を開発

東京工業大学,産業技術総合研究所の研究グループは,銅錯体とマンガン錯体から成る光触媒を作製し,可視光を照射することで二酸化炭素(CO2)を一酸化炭素(CO)やギ酸(HCOOH)へ高効率に還元できることを見いだした(ニュースリリース)。

近年,地球温暖化の主な要因となっているCO2を資源化するための光触媒開発が世界中で活発化してきた。この人工光合成と呼ばれる技術が実用化できれば,大気中CO2濃度の上昇抑制に資するだけではなく,将来的に枯渇が心配されている化石資源の代替として有用な炭素資源をCO2を原料にして,太陽光だけをエネルギー源として合成できるようになる。

これまで開発されてきた高効率なCO2還元光触媒反応は,レニウムのような地球上にわずかしか存在しない希少な金属,ルテニウムのように高価な貴金属を光触媒として用いなければ駆動しなかった。

元素戦略的な見地から光触媒の開発研究が盛んに行なわれているが,これまで報告されている卑金属を用いたCO2還元光触媒の耐久性は低く,その効率も満足のいくものではなかった。

研究グループは,発光性の銅錯体とマンガン錯体とを組み合わせた光触媒システムを開発し,可視光を照射して常温常圧でCO2を高効率に資源化することに成功した。

この効率や耐久性(量子収率57%,ターンオーバー数1300回以上)は,これまで知られていた卑金属を用いた他の光触媒を大きく凌ぎ,ルテニウムやレニウムといった貴金属や稀少金属による高効率金属錯体と同等もしくはそれ以上だという。

研究は,銅・マンガンのような地球上に多量に存在する材料群を用いて,太陽光をエネルギー源とした高効率CO2還元を世界で初めて実証した。今後は,この新たな光触媒の機能を向上させると共に,地球上に多量に存在する安価な水を還元剤として用いる半導体光触媒との融合を目指すとしている。

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