平面状に広がる有機高分子が水から水素を生み出す優れた光触媒になることを解明

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どんな構造が最も効率の良い光触媒になり得るか

2020-06-16 京都大学

 Samrat Ghosh 工学研究科・日本学術振興会特別研究員、中田明伸 工学研究科助教(現・中央大学助教)、鈴木肇 同助教、川口貴大 同修士課程学生、阿部竜 同教授、関修平 同教授、梶弘典 化学研究所教授、鈴木克明 同助教らのグループは、Maximilian A. Springer 独国・ドレスデン工科大学博士、Igor Baburin 同博士、Agnieszka Kuc 同博士、Thomas Heine 同教授らと共同で、2次元シート状に広がった骨格を持つ有機高分子が、光エネルギーを効率的に捕集し、正負の電荷をつくりだしつつ水分子の分解を引き起こして、最終的に水素を発生する光触媒作用を示す有用な材料となることを見出しました。

 特に、シート状の構造が何枚も折り重なって形成する結晶構造を、シートを構成する分子それぞれが織りなす化学結合の角度を少しずつ変化させながら最適化し、水の分解のためにどの構造が最も重要な役割を果たしているのかについて明らかにしました。

 本研究は、光エネルギーによる水分解を介した効率的なエネルギー変換材料として、共役高分子材料、いわばプラスチックが重要な材料となることを示しています。

 本研究成果は、2020年5月27日に、国際学術誌「Journal of the American Chemical Society」に掲載されました。

図:可視光によって2次元高分子上に生成された電子が、白金粒子まで移動して水素を発生するイメージ図

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