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...

化学理工学専攻の大宮寛久 教授、村上翔 助教、薬学研究科の柳田瞭 大学院生、Institute of Chemical Research of CataloniaのValero Gimeno Alfonso大学院生、University of TorontoのJustin Ching大学院生らの研究グループは、硫黄を含む分子が光を受けて自律的かつ触媒的に働き、反応しにくい有機分子を活性化する新しい反応手法を開発しました。炭素ラジカルは医薬品や機能性分子の合成に役立つ重要な反応中間体ですが、従来は高価な光触媒や金属試薬を必要とすることが多く、簡便で汎用的な方法の開発が課題でした。今回の研究では、...

材料化学専攻 大宮寛久 教授、村上翔 助教、同大学院薬学研究科博士後期課程3年の宮本祐輔 さん、修士課程1年の村岡寛治 さん、東和薬品株式会社の松平忠慶 研究員らの研究グループは、深赤色から近赤外光（波長600〜800 nm）で作動する有機触媒反応の開発に成功しました。本研究では、アザジピロメテン（Aza-dipyrromethene, ADP）という有機分子（触媒）がホウ素化合物と結合して形成する「光活性ボレート複合体」を設計し、この複合体が赤色光照射によって直接励起され、炭素–ホウ素結合を切断し炭素ラジカルを生成することを明らかにしました。従来の光触媒反応は高エネルギーの青色光...

分子工学専攻のJi Sailun氏（博士課程２年）・関 修平教授は、シンガポール国立大学・Ruoyang Liu氏、Dan Zhao氏、Haipei Shao氏、Yongzhi Chen氏、Tie Wang氏、Donglin Jiang教授、南洋工科大学・Minjun Feng博士・Tze Chien Sum 教授,山西大学・Juan Li博士、シンガポール材料技術研究所・Ming Lin博士 と共同で、電子移動を最適化した共有結合性有機構造体（COF）を用いて、光の利用効率を大きく高めた光触媒活性COFの形成に成功しました。本研究成果は、英国の国際学術誌：Nature M...

分子工学専攻 Ji Sailun 氏（博士課程２年）、関 修平 教授は、シンガポール国立大学のYongzhi Chen 氏、Tie Wang 氏、Haipei Shao 氏、Ning Yan 氏、Donglin Jiang 教授、北京郵電大学のYuanyuan Guo 博士、シンガポール材料技術研究所のMing Lin 博士と共同で、物質輸送と電子移動が協奏した共有結合性有機構造体（COF）を用いて、高い効率で光誘起化学変換を達成し、過酸化水素を製造できる物質の提案を行いました。本研究成果は、英国の国際学術誌：Nature Communications に2025年...

物質エネルギー化学専攻の鈴木 肇 助教（青藍プログラム）、南本 健吾 修士課程学生（当時）、阿部 竜 教授らの研究グループは、岡山大学 山方 啓 教授、KEK物質構造科学研究所 野澤 俊介 准教授と共同で、第一原理計算を基に理想的な光触媒－助触媒界面を設計することで、酸ハロゲン化物光触媒の酸素生成効率を大幅に向上させることに成功しました。半導体光触媒を用いた水分解は、太陽光を活用したクリーンな水素製造法として注目されており、その高効率化に向けた多様なアプローチが検討されています。なかでも、表面反応を担う助触媒（金属種微粒子）の設計は極めて重要ですが、光触媒－助触媒界面の構造や機能の...

物質エネルギー化学専攻の中田 明伸 講師、石原 弘太郎 修士課程学生（当時）、阿部 竜 教授らのグループは、大阪大学 佐伯 昭紀 教授、岡山大学 山方 啓 教授と共同で「高効率二酸化炭素変換を進行する錯体触媒内蔵型の有機高分子光触媒」を開発しました。緑色植物の光合成反応を模倣し、光エネルギーにより二酸化炭素（CO2）を変換する優れた光触媒の開発が期待されています。光反応の効率を示す指標の一つである反応量子収率が30%を超える値が報告されている、比較的高効率なCO2変換用光触媒には、ルテニウムやレニウムなどの希少金属が光吸収部位として用いられ...

物質エネルギー化学専攻の中田 明伸 講師、板垣 廉 博士後期課程学生、阿部 竜 教授らのグループは、中央大学理工学部 応用化学科の張浩徹 教授と共同で「水に溶けない有機物を水により還元変換する光触媒系」を開発しました。緑色植物の光合成反応を模倣し、水を反応剤（電子・プロトン源）として用い、光エネルギーにより化合物を合成する「人工光合成」に関する研究は半世紀ほど前から行われてきました。人工光合成は、クリーンで豊富に存在する水を反応剤にすること、また投入した光エネルギー（理想的には太陽光エネルギー）を生成物中に蓄えることで、既存のエネルギー資源（化石資源や電力など）を必要とせず有価物を...

国立大学法人京都大学と住友金属鉱山株式会社は、両者が2022年6月1日付で京都大学大学院工学研究科に開設した住友金属鉱山二酸化炭素有効利用産学共同講座において、二酸化炭素（CO2）を従来比約30倍の変換効率で一酸化炭素（CO）へ還元する紫外光応答型光触媒を開発しました。両者が研究開発を進めているCO2還元光触媒を用いると、光エネルギーを利用して、CO2をプラスチックの原料となるCO等へ変換することができます。本技術確立により、温室効果ガスであるCO2を再資源化するとともに、より少ない石油資源でプラ...