人工光合成の変換効率向上と触媒技術

1. 水素ガス生成と人工光合成を実現する窒化物光触媒

(2015年9月25日 10:30〜12:00)

　GaNに代表される窒化物半導体を光触媒として使う研究がクリーンエネルギー技術として注目されている。窒化物光触媒の強力な還元力によって、水 (H2O) から水素ガスを取り出せる。また二酸化炭素 (CO2) から炭化水素化合物に変換する人工光合成では植物以上の効率が実現している。窒化物光触媒の基本から最近の進捗について解説する。

1. 光触媒の種類
2. エネルギーを生成する光触媒
3. 窒化物半導体
4. 窒化物光触媒
   1. 水素発生と人工光合成
   2. 酸化還元能力
   3. 電解液の選択
   4. 耐久性
   5. 効率の各種定義と測定
   6. 高効率化に向けて
5. まとめ
• 質疑応答・個別質問・名刺交換

2. 光触媒および光電極による水素と有用化学品製造

(2015年9月25日 12:50〜14:20)

　太陽エネルギー利用において、太陽電池や太陽熱利用に次ぐ第三の技術として人工光合成が注目されています。人工光合成反応の中でも光触媒や光電極を用いた水分解水素製造などは最も有望な技術と考えられていますが、その現状と展望についてわかりやすく解説します。 当グループは近年、①レドックス媒体を用いた光触媒反応、②塗布で簡易製造した光電極による水素と有用化成品の同時製造、に特に注力しており、その詳細についても説明します。

1. 背景
2. 原理
3. 人工光合成とは何か: 定義、目的、意義
4. 国内外のプロジェクト動向
5. 粉末光触媒による水の完全分解
6. 光合成機能を模倣した可視光での光触媒水分解 (Z-スキーム型)
7. レドックス媒体を用いた光触媒-電解ハイブリッドシステムによる水素製造
8. 半導体光電極による水の完全分解の歴史
9. 塗布で簡易製造した光電極による水素と有用化成品の同時製造
10. 可視光応答性半導体の高速自動スクリーニング
• 質疑応答・個別質問・名刺交換

3. 人工光合成実現のための新規可視光応答型光触媒系の開発

(2015年9月25日 14:30〜16:00)

1. 半導体光触媒を用いた水素製造技術
   1. イントロダクション:人工光合成とは?
   2. 光触媒を用いた水の分解:研究の背景および歴史
   3. 半導体光触媒上における水の分解機構
   4. 実用化への課題:可視光利用
   5. 可視光利用のための戦略
2. 可視光応答型新規光触媒系の開発
   1. 植物の光合成を模倣した2段階励起型可視光水分解
   2. バンドエンジニアリングによる可視光応答型光触媒の開発
   3. 半導体光電極を用いた高効率可視光水分解
   4. 光触媒を用いた水分解の現状・課題・展望
• 質疑応答・個別質問・名刺交換