水完全分解光触媒における初めてのオールインワン助触媒を実現

―サステイナブルな水素社会の実現に向けて―

概要

光触媒による水完全分解（OWS）は、持続可能な水素生産に大きな可能性を秘めています。OWS では、光触媒表面での水素発生反応（HER）と酸素発生反応（OER）の双方の促進が極めて重要であり、おのおのの反応に、個別に高い活性を示す HER および OER 助触媒を、光触媒上の狙いの位置に選択的に修飾することが高活性化の鍵になります。しかし、煩雑な多段階光析出プロセスと逆反応を阻害するための酸素遮断層の必要性、逆反応を完全に抑制することの難しさ、遮断層の耐久性に関する懸念など、依然として大きな課題が残っています。
化学理工学専攻の鈴木肇 助教、阿部竜 教授、東北大学大学院理学研究科の坂本良太教授らの研究グループは、導電性二次元金属有機構造体（2D-MOF）の一種であるCo-HHTPがオールインワンの助触媒として機能することを発見しました。Co-HHTPをOWS光触媒であるSrTiO₃:Al上にワンステップ自己組織化法で担持させることで、酸素遮断層なしで酸素還元逆反応を起こさず、350 nm（ナノメートル、ナノは10億分の1）における見かけの量子効率（AQE）31.5%という安定したOWSを実現しました。2D-MOFが提供するオールインワン助触媒の概念は、効率的かつ実用的なOWSシステムの設計に新たなパラダイムを提供します。
本研究成果は、2026年4月23日18時（日本時間）で科学誌Nature Chemistry 誌 にオンライン掲載されました。
研究詳細
水完全分解光触媒における初めてのオールインワン助触媒を実現 ―サステイナブルな水素社会の実現に向けて―

研究者情報

鈴木　肇京都大学教育研究活動データベース
阿部　竜京都大学教育研究活動データベース

論文情報

タイトル	Two-dimensional metal-organic frameworks offer all-in-one cocatalysts for photocatalytic overall water-splitting
著者	Jingyan Guan, Hajime Suzuki*, Kazuhide Kamiya, Takashi Harada, Rintaro Adachi, Osamu Tomita, Hirofumi Kurokawa, Daisuke Unabara, Koji Yonekura, Naoya Fukui, Hiroaki Maeda, Kunihisa Sugimoto, Yuichi Yamaguchi, Akinori Saeki, Akira Yamakata, Akihiko Kudo, Ryu Abe*, Ryota Sakamoto* *責任著者　京都大学大学院工学研究科 助教 鈴木肇、京都大学大学院工学研究科 教授 阿部竜、東北大学大学院理学研究科 教授 坂本良太
掲載誌	Nature Chemistry
DOI	10.1038/s41557-026-02133-6
KURENAI

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化学理工学専攻

2026年04月24日