東京工業大学は2022年9月2日、関西学院大学との研究グループが、鉛-硫黄結合を有する配位高分子からなる可視光応答型の固体光触媒を開発し、貴金属や希少金属を含まない触媒としては、従来にない高効率でCO2からギ酸への変換に成功したと発表した。研究グループでは、光エネルギーでCO2を有用な化学物質に変換する「人工光合成」の実用化への道を開く発見だとしている。
人工光合成の実用化に向けて、これまでさまざまな固体や分子を用いた光触媒の研究が進められている。しかし、大半の研究では貴金属や希少金属を用いた触媒が使われており、資源の確保やコストの観点から、手に入れやすい普遍元素からなる固体光触媒の開発が求められている。
研究グループでは、鉛を中心金属とし、硫黄と鉛の無限結合を有する配位高分子に注目し、新たな固体光触媒を開発。この固体光触媒に可視光を照射したところ、99%以上の高い選択率でCO2をギ酸へと変換することに成功した。ギ酸は主に防腐剤や抗菌剤などに使われるが、触媒を用いて分解することで水素とCO2が生成されるため、水素貯蔵材料としても注目されている。
研究グループでは、「この光触媒は、従来の光触媒と比べて資源的制約がはるかに少なく、コストも抑えながら人工光合成ができるため、脱炭素化へ向けた基盤技術としての活用が期待される」と成果を強調。今回の光触媒機能の発現をもたらす因子を明らかにすることで、スズやビスマスを用いた物質設計が可能となり、将来的には、毒性を有する鉛を使わない高性能光触媒が生まれる可能性もあるとしている。
研究成果は8月5日、米国化学会の国際雑誌「ACS Catalysis」にオンライン掲載された。
