発明情報

背景

太陽光をエネルギー源とした高性能な光エネルギー変換システムの構築は、エネルギー問題や炭素資源循環の観点から極めて重要な課題です。その実現には、高効率な光触媒の開発が鍵を握っています。これまで、効率面では高価な貴金属を使用した光触媒の研究が進んでいます。資源面での持続可能性を考慮した場合、有機化合物を利用した光触媒に対する期待がある一方、十分な性能を示すことはできていませんでした。

発明概要と利点

本発明者らは、多様な共役系有機分子骨格から「ドナー」「 スペーサー」「アクセプター」として適した3種類の組み合わせを選択し適切な配列で繋ぎ合わせ、アクセプター部位に金属錯体からなる反応中心を導入することで、従来系をはるかに凌駕する高効率な光触媒を開発しました。連結した各有機ユニット間のエネルギー準位差を制御することで、天然光合成に見られる「多段階のエネルギー傾斜」を形成し、電極や導線に頼ることなく光触媒材料内部で「自発的に電荷分離状態を形成可能」な設計指針を確立しました。

更に、地球上に豊富かつ安価な卑金属および有機化合物のみで構成された光触媒

の開発に取り組み、鉄（Fe）や銅（Cu）などの卑金属を活性中心に導入し光触媒としての機能が発現することを確認しました。