光触媒を用いた太陽光燃料の創製とは、太陽光エネルギーを活用して水や二酸化炭素などの豊富な資源を水素や炭化水素といったクリーンな燃料に変換する技術です。人工光合成の一形態として注目されており、持続可能なエネルギー供給と温室効果ガス削減の両立を可能にします。この分野では、高効率な光触媒材料の開発、反応機構の解明、電気化学的プロセスの最適化などが重要な研究テーマとなっています。
私たちの研究室では、植物のように太陽の光を使って役立つ化学物質をつくる人工光合成の研究に取り組んでいます。特に、粉末状の光触媒を使って、水を水素と酸素に分解したり、水素を含む過酸化水素をつくったりすることを目指しています。また、触媒設計、半導体の性質の解明、電気化学などを組み合わせ、太陽光を効率よく使える新しい材料を開発しています。
太陽の力でクリーンな化学物質や燃料をつくり、持続可能で地球にやさしい未来を実現することが私たちの使命です。
近年、気候変動対策やエネルギー安全保障の両面から、化石燃料への依存を低減し、持続可能なエネルギーシステムへ移行することが世界的な課題となっています。特に、再生可能エネルギーを活用してクリーンな化学エネルギーを生み出す技術の開発は、カーボンニュートラル社会の実現に不可欠です。このような背景のもと、太陽光を利用した人工光合成や光触媒による燃料製造は、CO₂の排出を抑えながらクリーン燃料を効率的に生産できる次世代のグリーン化学プロセスとして、産業界や学術界の両方から大きな期待が寄せられています。
私たちの研究室では3つの研究を行っています。「広い波長域に応答する光触媒の開発」では、可視光の吸収が不十分である酸化物（例：SrTiO₃）に代わり、金属ドープ酸化物（例：RhドープSrTiO₃）などの新しい材料により太陽光エネルギー変換の高効率化を目指しています。「光触媒反応における光化学プロセスの解明」では、光触媒反応に大きく影響を与える、光触媒内部での電荷分離と、光触媒／（助触媒）／溶液界面での電荷移動の複雑なプロセスを詳細に解析します。「スケーラブルな光触媒パネルの開発」では、粉末懸濁型の光触媒による人工光合成技術の実用化に欠かせない、持ち運び可能で低コストな光触媒パネルの開発に取り組んでいます。
粉末型光触媒を用いた光触媒反応は、材料の合成が比較的容易で大規模応用が可能であることから、最もシンプルかつ低コストな人工光合成技術の一つとして注目されています。
太陽光エネルギー変換効率のさらなる向上は、光触媒研究における最重要課題です。開発した材料は、実験室内だけでなく、屋外の実環境下でスケーラブルなデバイスにより検証する必要があります。最新のAI技術を活用し、材料開発と最適化を加速させ、実用的な太陽光燃料製造を目指します。
| 研究情報 | |
|---|---|
| ジャーナル | Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202414628 |
| タイトル | Simultaneous Structural and Electronic Engineering on Bi- and Rhco- doped SrTiO3 for Promoting Photocatalytic Water Splitting |
| 著者 | Zhenhua Pan,* Junie Jhon M. Vequizo, Hiroaki Yoshida, Jianuo Li, Xiaoshan Zheng, Chiheng Chu, Qian Wang, Mengdie Cai, Song Sun, Kenji Katayama, Akira Yamakata, and Kazunari Domen |
| メンバー | 潘、Junie、吉田、王、山方、片山、堂免など |
| URL | https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202414628 |
