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太陽光と水と酸素でH₂O₂を合成大阪大学 研究グループ

 大阪大学の研究グループは,太陽光照射下,水と酸素(O2)を原料とする非常に高いH2O2合成活性を示す新規光触媒として,レゾルシノール-ホルムアルデヒド(RF)光触媒樹脂を開発したと発表した。
 過酸化水素(H2O2)は漂白剤や消毒剤として重要な化学物質であるほか,酸化剤や還元剤として燃料電池発電の燃料にも利用できるため,近年は再生可能エネルギーの貯蔵・輸送を担うエネルギーキャリアとしても注目されている。従来のH2O2合成は,H2とO2を多段階で反応させるエネルギー多消費型のプロセスにより行われている。これに対して光触媒反応では,太陽光エネルギーにより水と酸素ガス(O2)からH2O2を製造する(H2O +1 /2 O2→H2O2)ことが原理的には可能であり, 省エネルギープロセスとして期待されている。しかし,通常の光触媒では,水の四電子酸化(2H2O→O2+4H+4e)と,O2の選択的な二電子還元(O2+2H+2e→H2O2)を進めることは難しく,新しい光触媒の開発が求められていた。
 同グループでは,塗料や接着剤として用いられる汎用の合成高分子,レゾルシノール-ホルムアルデヒド(RF)樹脂に着目した。RF樹脂は,本来,絶縁体であるため,これまで半導体光触媒の候補として考えられたことはなかった。同グループは,高温水熱法で合成する独自の方法により調製したRF樹脂粉末が半導体光触媒として働くことを見出した。この“常識はずれ”な発見により合成したRF光触媒樹脂は,これまでに報告された粉末光触媒による太陽エネルギー変換反応としては最大の効率でH2O2を合成することができる。開発した光触媒樹脂は1 μm程度の球状粒子であり,取り扱いも容易なため,様々な加工により社会実装が期待できる。また,今回の光触媒設計を応用することで,さらに高活性なH2O2合成触媒が創製できると期待される。

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