[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

可視光で働く新しい光触媒を創出 -常識を覆す複合アニオンの新材料を発見-

第148回のスポットライトリサーチは、東京工業大学 理学院 化学系 博士後期課程3年の栗木 亮(くりき りょう)さんにお願いしました。

なんと!栗木さんはスポットライトリサーチ2回目の登場です。とてもレアケースなのですが、最近拝見した栗木さんの論文とプレスリリース内容がとても興味深いものだったので、依頼させていただきました。(栗木さんの1回目のスポットライトリサーチはこちら:光触媒で人工光合成!二酸化炭素を効率的に資源化できる新触媒の開発)

加えて、なんと栗木さんの所属する石谷・前田研究室はスポットライトリサーチ3回目の登場です。(もう一つのスポットライトリサーチはこちら:光エネルギーによって二酸化炭素を変換する光触媒の開発)

光エネルギーから化学エネルギーへの効率的変換という一大分野において、石谷・前田研究室では非常に高いプロダクティビティで研究が行われていることが伺えます。

今回栗木さんらは、中央大学理工学部の岡研吾助教と共同で、鉛とチタンからなる酸フッ化物が可視光照射下で光触媒として機能することを発見しました。

Ryo Kuriki, Tom Ichibha, Kenta Hongo, Daling Lu, Ryo Maezono, Hiroshi Kageyama, Osamu Ishitani, Kengo Oka, and Kazuhiko Maeda

A Stable, Narrow-Gap Oxyfluoride Photocatalyst for Visible-Light Hydrogen Evolution and Carbon Dioxide Reductions

J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 6648. doi: 10.1021/jacs.8b02822

ぜひ原著論文と合わせて、インタビューをお楽しみください!

Q1. 今回のプレスリリース対象となったのはどんな研究ですか?

酸素と他のアニオンを有する金属酸化物の半導体(例えばTaONなど)は、太陽光の大部分を占める可視光を有効に利用できる光触媒材料として世界中で研究が行われています。しかし、半導体のバンド構造上の制約から、適用できるアニオンは “酸素より電気陰性度が小さいもの(つまりNやBr、Cl、Iなど)”に限られてきました。つまり、酸フッ化物は「可視光応答に不適当な材料群」だと広く認識されてきました。

今回私たちは、鉛とチタンからなる酸フッ化物の半導体(Pb2Ti2O5.4F1.2)が特異的に可視光照射下で安定な光触媒として機能することを発見し、さらに新しい視点から可視光応答の起源を明らかにしました。この成果は同様の視点に立った新しい材料群の発見に繋がると考えられます。

 

 

酸フッ化物半導体(Pb2Ti2O5.4F1.2)の特異的な可視光吸収と多様な光触媒反応の例

 

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

一般的に半導体を用いた光触媒反応は水中で行われますが、酸フッ化物の半導体(Pb2Ti2O5.4F1.2)は疎水性のため水中では反応が進行しませんでした。そのため、今回は一般的にあまり検討が行われていない有機溶媒に注目しました。結果として一連の反応は駆動し、酸フッ化物半導体(Pb2Ti2O5.4F1.2)が可視光で駆動する安定な光触媒であることの証明に成功しました。

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

光触媒の有用性を証明する大切な反応の一つに、水を酸化し酸素を生成する反応があります。Pb2Ti2O5.4F1.2自身は水の酸化が原理的には可能な材料であることが実験から分かりましたが、疎水性であることも相まった結果、水との相性が悪く、実際の実験では水の酸化反応の駆動を確認することが困難でした。そこで通常とは少し異なる手法として、今回私は18Oで標識された水(H218O)を含む条件で反応を行い、少し強引に18O2の観測を試みることにしました。再現実験を何度も行なった結果、18O2の生成を証明し、Pb2Ti2O5.4F1.2の優れた酸化能力を実証しました。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

今まではアカデミアの視点で化学の研究を行ってきましたが、今後は企業の視点でも研究を行い、「化学」についての視野を広げたいと思います。将来的にはアカデミアの研究と企業の研究を何らかの形で繋げる「窓口」のような人材になりたいと考えています。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

本研究は指導教員である前田先生、石谷先生をはじめとして、中央大学の岡先生、北陸先端科学技術大学院大学の本郷先生など、様々な専門の先生方との協力のもとで生まれました。一連の研究を通して、多様なバックグラウンドを有する方と協力し分野をまたいで研究を行うことで、自分だけでは生み出せない新しい成果につながると痛感しました。人との繋がりを大切にし、また常に視野を広く持ち、今後も研究に取り組みたいと思います。

研究者の略歴

名前:栗木 亮 (くりき・りょう)

所属:

2016年4月-現在 東京工業大学理学院化学系, 石谷・前田研究室 (博士後期課程)

2017年4月-現在 日本学術振興会特別研究員 (DC2)

研究テーマ:

有機半導体と金属錯体からなる二酸化酸素還元光触媒系の創製

関連記事

  1. 機械的刺激による結晶間相転移に基づく発光性メカノクロミズム
  2. 特定の刺激でタンパク質放出速度を制御できるスマート超分子ヒドロゲ…
  3. セミナー「マイクロ波化学プロセスでイノベーションを起こす」
  4. 2005年ノーベル化学賞『オレフィンメタセシス反応の開発』
  5. 化学研究ライフハック: Evernoteで論文PDFを一元管理!…
  6. 安定な環状ケトンのC–C結合を組み替える
  7. Amazonを上手く使って書籍代を節約する方法
  8. 密着型フィルムのニューフェイス:「ラボピタ」

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 化学工場災害事例 ~爆発事故に学ぶ~
  2. ワインレブアミドを用いたトリフルオロメチルケトン類の合成
  3. 電子ノートか紙のノートか
  4. 科学予算はイギリスでも「仕分け対象」
  5. 武田薬品、14期連続で営業最高益に
  6. コンラッド・リンパック キノリン合成 Conrad-Limpach Quinoline Synthesis
  7. 世界の化学企業いくつ知っていますか?
  8. ナトリウム Sodium -食塩やベーキングパウダーに使用
  9. リッチー・サーポン Richmond Sarpong
  10. 「富士フイルム和光純薬」として新たにスタート

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

北エステル化反応 Kita Esterification

概要ルテニウム触媒存在下、エチニルエチルエーテル試薬を脱水剤として用い、カルボン酸とアルコールか…

一人二役のフタルイミドが位置までも制御する

N-ヒドロキシフタルイミドを用いる逆マルコフニコフ型のヒドロアミノ化が報告された。遷移金属触媒および…

ジアゾニウム塩が開始剤と捕捉剤を“兼務”する

アリールジアゾニウム塩を用いたプレニルカルバマート/ウレアのシクロアミノジアゾ化反応が開発された。入…

パラジウム光触媒が促進するHAT過程:アルコールの脱水素反応への展開

2016年、イリノイ大学シカゴ校・Vladimir Gevorgyanらは、Pd(0)触媒の共存下、…

ウラジミール・ゲヴォルギャン Vladimir Gevorgyan

ウラジミール・ゲヴォルギャン(Vladimir Gevorgyan、1956年8月12日-)は、アメ…

有機合成化学協会誌2018年11月号:オープンアクセス・英文号!

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2018年11月号がオンライン公開されました。今月…

PAGE TOP