[スポンサーリンク]

一般的な話題

ついに成功した人工光合成

[スポンサーリンク]

 

生きとし生けるすべてのものを育む太陽のめぐみ。植物が太陽の光を受け取り、わたしたち動物がその恩恵を食べて生活する。自然は、太陽に端を発しよどみなく流れるエネルギーと、物質の循環によって成り立っています。

2011年、日本企業の研究グループが、画期的な人工光合成の技術開発を報告しました。光触媒で知られる二酸化チタンと、金属錯体触媒を組み合わせ、光からエネルギーを取り出し、水中で二酸化炭素から有機化合物のギ酸を合成することに成功しました。ギ酸さえ作ることができれば、従来の有機化学の手法を用いて、どうとでも有用な化合物に変換できるでしょう。

 

今回、紹介する論文はこちらです。

“Selective CO2 Conversion to Formate Conjugated with H2O Oxidation Utilizing Semiconductor/Complex Hybrid Photocatalysts” Shunsuke Sato et al.

 J. Am. Chem. Soc., 2011, DOI: 10.1021/ja204881d 

 

この報告の斬新さをよりよく理解するために、まず少しばかり植物の話をします。

 

水分子も二酸化炭素分子もとても安定な物質で、なかなか化学変化を起こせません。原始の生命は、水分子よりも活発な硫化水素分子を用いることで、この困難を克服していました。しかし、硫化水素は地球上に限られた場所でしか産出しません。植物の先祖は、硫化水素分子の代わりに水分子を使用するという奇策に出ます。従来1回だけだった光の取り込みを、連続して2回行うことにしたのです。硫化水素分子と異なり、1回分だけではどうあがいても足りないエネルギーを、2回分、水分子につぎこみます。システムにもたらされる2回のエネルギーの上昇を喩えてこの戦略を「Zスキーム」と呼びます。今回、日本企業が報告した人工光合成のポイントもこのZスキームにあります。

太陽光にもとづいて二酸化炭素を還元して有機化合物を生産することは、地球温暖化や化石燃料の枯渇に対処する上でも重要さを増している課題です。従来のアプローチでは、トリエタノールアミンのような物質を犠牲として必要としたり、そうでなければ二酸化炭素を還元する以前に水が分解されて酸素分子と水素分子になってしまい思うように二酸化炭素が反応しなかったり、といくつかの課題がありました。

人工光合成版Zスキームの第1段階では、光触媒でおなじみ二酸化チタンに白金を加えたものを用い、高効率に水を反応させます。人工光合成版Zスキームの第2段階が、二酸化炭素を取り込むためのキモで、ルテニウム(Ru)錯体を、半導体のひとつであるリン化インジウム(InP)と組み合わせたものを用い、目的の反応を遂行しギ酸を得ます。

f2.PNG

ギ酸 (formic acid)

太陽光を使って商業ベースで効率よく可能な人工光合成への道筋を打ち出した今回の報告に、将来のエネルギー問題は救われるのでしょうか、今後の技術革新に注目が集まります。

 

関連書籍

The following two tabs change content below.
Green

Green

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。
Green

最新記事 by Green (全て見る)

関連記事

  1. コバルト触媒でアリル位C(sp3)–H結合を切断し二酸化炭素を組…
  2. 関東化学2019年採用情報
  3. 燃えないカーテン
  4. 三核ホウ素触媒の創製からクリーンなアミド合成を実現
  5. なれない人たちの言い訳(?)-研究者版-
  6. ハリーポッターが参考文献に登場する化学論文
  7. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」④
  8. エルゼビアからケムステ読者に特別特典!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. カルボン酸だけを触媒的にエノラート化する
  2. 富士写、化学材料を事業化
  3. フィッツナー・モファット酸化 Pfitzner-Moffatt Oxidation
  4. 周期表の形はこれでいいのか? –その 2: s ブロックの位置 編–
  5. 高透明性耐熱樹脂の開発技術と将来予測【終了】
  6. 近赤外光を青色の光に変換するアップコンバージョン-ナノ粒子の開発
  7. アントンパール 「Monowave300」: マイクロ波有機合成の新武器
  8. テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) : Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)
  9. 向かい合わせになったフェノールが織りなす働き
  10. C(sp3)-Hアシル化を鍵とするザラゴジン酸Cの全合成

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

年収で内定受諾を決定する際のポイントとは

転職活動の終盤で複数の企業から内定を獲得した際、「年収が決め手となって内定を受諾…

安定なケトンのケイ素類縁体“シラノン”の合成 ケイ素—酸素2重結合の構造と性質

第214回のスポットライトリサーチは、東北大学大学院理学研究科化学専攻(岩本研究室)・小林 良さんに…

99.7%の精度で偽造ウイスキーを見抜ける「人工舌」が開発される

 まるで人間の舌のように偽造ウイスキーを見抜くことができる小型のセンサーが開発されました。このセンサ…

天然のナノチューブ「微小管」の中にタンパク質を入れると何が起こる?

第213回のスポットライトリサーチは、鳥取大学大学院 工学研究科・稲葉 央 助教にお願いしました。…

有機合成化学協会誌2019年8月号:パラジウム-フェナントロリン触媒系・環状カーボネート・素粒子・分子ジャイロコマ・テトラベンゾフルオレン・海洋マクロリド

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2019年8月号がオンライン公開されました。ひ…

アスピリンから生まれた循環型ビニルポリマー

第212回のスポットライトリサーチは、信州大学線維学部 化学・材料学科 ・風間 茜さん にお願いしま…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP