大阪大学、高効率で水から水素を生成できる光触媒を開発 可視光や近赤外光にも応答

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大阪大学は2017年5月29日、黒リン、金ナノ粒子、チタン酸ランタンの3つの材料からなる可視光/近赤外光応答型光触媒を開発したと発表した。黒リンを使用することで太陽光広帯域利用が可能となり、高効率で水から水素を生成できる。

従来の光触媒は、太陽光の3~4%程度に過ぎない紫外光を利用しているために、水から水素への太陽光エネルギー変換効率が低いという課題があった。

今回開発した光触媒は、紫外/可視光に加えて近赤外光にも強い吸収を持つ層状の黒リンと、層状のチタン酸ランタンを数層からなる超薄膜とし、さらに数nmサイズの可視光にも吸収を持つ金ナノ粒子との三成分から構成される複合体だ。

この複合体では、黒リンが可視光/近赤外光に応答する光増感剤として、金ナノ粒子が可視光に応答する光増感剤としてそれぞれ働くことにより水からの水素生成が効率良く起こる。この光触媒を使用することで、太陽光からの広帯域波長光を利用しての水から水素の製造ができるようになった。

太陽光電池などの太陽光エネルギーのコストは化石燃料と比較して高価であるため、十分に活用が進んでいなかった。同研究により、水素社会において根幹となる、太陽光による水素製造の効率が向上するとともに、環境問題の解決にも貢献が期待できるという。

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