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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

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2018.05.28

東京工業大学理学院化学系の前田和彦准教授、石谷治教授、栗木亮大学院生・日本学術振興会特別研究員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^[用語1]が可視光照射下で光触媒として機能することを発見した。
酸フッ化物が例外的に小さなバンドギャップ^[用語2] を有していることから光触媒の可能性を検討して実現した。可視光照射下で、水からの水素生成や二酸化炭素（CO₂）のギ酸^[用語3]への還元的変換反応に対して活性となるため、幅広い分野での応用が期待される。
これまで、酸フッ化物はバンドギャップが大きく、可視光応答型光触媒として不向きと考えられていた。今回の前田准教授らの発見により、物質探索の対象にならなかった新たな材料群に、革新的光触媒機能を見い出せる可能性が見えてきた。
研究成果は2018年5月7日、アメリカ化学会誌「Journal of the American Chemical Society」オンライン版に掲載された。

用語説明・参考文献

[用語1] 酸フッ化物 : 同一化合物内にアニオン種として酸素とフッ素を含む無機化合物。

[用語2] バンドギャップ : 半導体において電子で占有されたバンドを価電子帯、空のバンドを伝導帯といい、価電子帯と伝導帯の幅の大きさをバンドギャップという。

[用語3] ギ酸 : 分子式HCOOHで表されるもっとも単純なカルボン酸。適当な触媒を用いれば、水素（H₂）とCO₂に分解できるため、貯蔵や輸送に困難をともなう水素のキャリア（エネルギーキャリア）として注目されている。