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マイクロ波分光で光触媒を簡便に評価大阪大学,京都大学 研究グループ

 大阪大学,京都大学の研究グループは,光触媒の性能を速く簡便に評価する手法を確立し,ビスマス系のオキシハライド光触媒の最適な焼結温度を導いた結果,光触媒能を従来の約3倍に向上させることに成功したと発表した。得られた量子収率(~3%)は固相反応で作製したオキシハライド光触媒の中で最高値であり,今回実証した手法は今後,他の光触媒材料のスクリーニングに期待できる。
 ほぼ無尽蔵に地球に降り注ぐ太陽光エネルギーを利用することは,持続可能な社会の実現にとって非常に有効である。光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池に加え,1972年に二酸化チタンで報告した光エネルギーを化学エネルギーに変換する光触媒も世界中で研究が進められている。しかし,光触媒の性能はその電子特性や電気特性に加え,粒径,表面形状,助触媒の物性,焼結温度,組成比など多くの因子が複雑に影響し,高効率化には多大な時間と労力を必要としてきた。
 本研究では,同グループがこれまでに開発した,簡便に光電気特性を評価できるマイクロ波分光法を用いてオキシハライド光触媒1を評価したところ,信号の強度と減衰寿命の積が,光触媒による酸素発生速度と相関する指標となることを見いだした。この相関に基づいて,新しく報告されたオキシハライド光触媒2の最適な焼結温度を導き,実際に光触媒能を従来の約3倍に向上させることに成功した。今回確立した手法を用いてオキシハライドの光触媒能を高速に予測・評価することで有望な材料に絞り込むと同時に,それら材料の合成条件までも高速に最適化することによって,高効率な水分解用光触媒の開発につながると期待される。

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