【化学】人工光合成／広範囲の可視光を利用できるd0型の光触媒による水の直接分解に初めて成功

＜論文紹介＞ 人工光合成／東大・堂免教授、東工大・前田准教授らが、広範囲の可視光を
利用できるd0型の光触媒による水の直接分解に初めて成功(Chem. Eur. J. VIP)

太陽光のエネルギーで水を分解して水素と酸素を作り出す「人工光合成」には、将来のエネルギー
問題を解決する「夢の技術」として多くの研究者が取り組んでいます。この技術の大きな課題は、
光の照射を受けて水の分解反応を効率よく進めることのできる適切な光触媒材料を見つけることです。

東京大学大学院工学系研究科の堂免一成教授・東京工業大学大学院理工学研究科の前田
和彦准教授らの研究グループは、d0（ゼロ）型と呼ばれる電子配置を持つ金属イオンを含む新しい
種類の光触媒を開発し、可視光による水の直接分解に成功しました。従来の光触媒より広範囲の
可視光を利用できるd0型の光触媒で水の直接分解に成功したのは今回が初めてで、今後の人工
光合成技術にとってのマイルストーンとなることが期待できます。この成果は、このほどChemistry –
A European Journal誌で報告されました。

水の分解のための光触媒には、d10型の電子配置をもつ典型金属イオン（Ge4+やGa3+）か、もしくは
d0型の電子配置を持つ遷移金属イオン（Ti4+やTa5+）のどちらかを含む材料を用いるのが一般的です。
これまでに堂免教授らのグループは、d10型の典型金属イオンを含む酸窒化物を使って、水の完全
分解に成功していました。しかしd10型の光触媒には、可視光（波長400〜800nm）のうち最大でも
波長500nmまでの光しか使うことができず、可視光全体を有効に使えないという制約があります。一方
d0型の光触媒では最大で750nmまでの光を使うことができ、可視光をより有効に利用できるのに加えて、
地球上に豊富に存在する元素を材料に使える利点があります。しかし実際に使える触媒の調製には
困難が伴い、d0型の光触媒で水の分解に成功した例はこれまで報告されていませんでした。

今回、同グループは酸化ジルコニウム修飾酸窒化タンタル（ZrO2/TaON）を修飾した光触媒を最適化
することにより、d0型の光触媒では初めて可視光による純水の分解に成功しました。光を反応に使う
効率を示す「量子収率」は、波長420nmの光で0.1%以下と推定され、現時点では低い値に留まって
いますが、d0型の光触媒として使える材料には多くの選択肢が存在するため、今後の改良によって
効率が改善する可能性は十分にあります。今回の成功が、この注目分野での次のブレイクスルーに
つながる重要な第一歩となることを期待したいものです。

ワイリー・サイエンスカフェ　投稿日: 2013年4月9日 作成者: admin
http://www.wiley.co.jp/blog/pse/?p=18268

Direct Water Splitting into Hydrogen and Oxygen under Visible Light by using Modified TaON Photocatalysts with d0 Electronic Configuration
Prof. Dr. Kazuhiko Maeda, Dr. Daling Lu, Prof. Dr. Kazunari Domen
Chemistry - A European Journal Volume 19, Issue 16, pages 4986–4991, April 15, 2013 DOI: 10.1002/chem.201300158
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201300158/abstract

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ｔ

GaN使った人工光合成よりは将来性が有りそう

な気がする

朝鮮人が擦り寄ってきそうだなあ

日本が先行してる分野だけど
東大ってのがな・・・

TPPでこの研究は潰されます。
米国の軍事に関わる技術だからです。

トーダイはシナの巣だからなあ

人工光合成は、非常に低コストでないと、筋が悪いよ

１）水素製造の反応速度が、水の熱化学分解より遅い
　　したがってプラントを大規模にしなくてはならず、建設費が掛かりやすい

２）エネルギーソースが「偉大な貧鉱」の太陽で
　　巨大面積を必要とする

３）高温ガス炉による水の熱化学分解はエネルギーが濃集した原子力だし
　　反応速度も速い　それにコストで勝てるのか？

ありうるとしたら中空の布団みたいな形状の、PET樹脂のマットの
中空内側に人工光合成層を印刷して、その上に透明含水層を印刷

とかだろうけど、1平米数千円以下で作れて、10-30年持ち
太陽エネルギー効率10％前後でないとコスト上厳しいだろう

有機薄膜太陽電池に要求されているのは、それくらいの
コスト感覚だぜ？

酸化物じゃないとだめ？

コストは必ず低下するから問題にならない

世界中で大量に水を電気分解して、火星とまでには言わないが地表に存在する水を減らしましょう。
さすれば、大気圧も高くなり、メキシコの高地でも暮らしやすい環境になるだろう。
また海面が下がれば日本はユーラシア大陸や南北アメリカ大陸とも陸続きになり、経済活動が活発になるだろう。

世界中が内陸性気候になって寒い暑いが酷くなりそうだｗ

映画のチェーンリアクション思い出した

次は太陽光を集光して核融合をお願いいます。

http://www.domen.t.u-tokyo.ac.jp/index/index_framepage.html

日本人は博士に進まないから
博士学生が中韓ばっか

次は太陽光を集光して核融合をお願いいます。

可視光はペネトレートしにくくて影が出来るから効率悪そう

中「ガタッ
韓「ガタッ

原発の汚染水の処理に利用してやってくれ。
汚染水を減らすついでに資源も回収できる。
その資源には上手くやれば重水素やトリチウムの回収も出来るだろ。
これらはきちんと分離収集されればものすごい貴重な資源になる。

>>20
汚染水処理に太陽光を使うとしたらなら
「太陽光を集光して水分を蒸発」
の方がまだマシだろ

そんなことせずに
放射性物質を取り除いた後の水を捨てれば良いだけなんだけどな

髭が素敵

Chem. Eur. J.って大したことなくね？

マグネシウムでやってんだから、まだ植物の方が賢いな。

>>21
そしたら放射性物質であるトリチウムが拡散されるだろ。
トリチウムは水なんだから蒸発させるじゃダメなんだよ。
電気分解なら水を酸素、水素、重水素、トリチウムに分けて分解できるんだよ。

＞光を反応に使う効率を示す「量子収率」は、波長420nmの光で0.1%以下と推定

解散だな

>>25
現状の汚染水のほとんどは原子炉停止後の循環水だから
汚染はペレット由来

循環水に中性子が当たらないと生成されないトリチウムの含有量は
ごく微々たるもの

>>27
汚染水のトリチウム濃度は130万bq/l。
排出基準値は6万bq/l。
通常の環境中に存在するトリチウム濃度は1bq/l。
微々たる量とはいえない。

忘れてた。
トリチウムの生産工程は軽水に中性子が2回当たって生産されるのもあるけど
核分裂で生じたリチウム等の軽い元素にに中性子がぶつかったり
三体核分裂により発生する量が多いのでペレット由来のが大量にある。

>>8
高温ガス炉が出来る見込みがたってないのだから勝つも負けるもない
競争相手を言うのなら天然ガスだろ

>>30
高温ガス炉それ自体は技術的問題ではなく
財務省が実証炉の予算を出さないでいるうちに、福島事故が起きただけだ
中国では今年か、遅くも来年に、実証炉運転開始だよ（ドイツ技術）

まあ、IS法が技術ハードルが高いのは認めるが

高温ガス炉ができればエチレンを核熱でつくれるから
現在のエチレンプラントではナフサ熱分解の熱源に水素が使われているのが
核熱に熱源がリプレースされるから、水素が浮いて、低コストでジャブジャブ出てくる

ガス水蒸気改質も核熱熱源のほうが、ガス熱源より　少ないガスで沢山水素が取れる

それにガス水蒸気改質（ガス熱源）でさえも非常に低コストに水素を作れるし

それ以前に自動車燃料は圧縮天然ガス使えば水素より安いし
高速道路は第３軌条から集電すれば、再エネや原子力の電気で動かせる

だから、この研究は、1平米数千円で作れて、効率10％以上、寿命10年以上じゃないと
多分、事業家できないよ

>>31
技術的問題だよ
その昔からもうすぐ出来ますもうすぐ出来ますって何十年経っってるんだよ
蕎麦屋の出前かつーの

嘘八百並べて出来もしないのに予算パクるのやめろ

財務省が予算削ったのだって
そんなの出来るわけねーだろ
て理由、削るの当然だろ

なんだレアメタルフリーではないのか

太陽電池で発電してそれで海水を電気分解すりゃええんとちゃうの？

>>4

　　　　　　　　　ｳｪｰﾊｯﾊｯﾊ
　　　　∧_,,∧
　　　<* ｀∀´>　　

>>32
既に解決済み。
経済性の検証とか必要なデータ取りは済んで、安全性検証試験の最終段階の途中だった。
冷却をすべて停止して大丈夫かを実証する試験。

>>37
解決なんてまるでしてねー
データ取りってｗ
実証炉も出来てないのにどうやってデータｔ取ったんだ？アフォらしい

高温ガス炉とかトリウム溶融塩炉とかがどんどん成功してくれたらなあ

>>38
950度で長期運転もしたな。
特に大きな問題もなく。
技術的課題を解決出来てないと主張するならソース出しなよ。
カザフ向け小型炉の概念設計は始まってるそうだし、成立性が担保されてなきゃこんなの無いわな。

>始まってるそうだし
妄想の上に伝聞
話にならんＷ

妄想ね。
残念だろうが、もう決まってることなんだわ。
http://www.jaea.go.jp/02/press2012/p12080901/
建設まで

ハイハイ万年予定中ねｗ
日本や先進国でダメだったからって
何も知らない途上国騙して金巻きあげるなんて
何てひどい連中だｗ

米欧露相手じゃなくてカザフスタンが相手だって時点で
もう誰にも相手されない苦し紛れの計画だってモロ判りだろｗ

>「軽水炉及び高温ガス炉の設計、建設及び運転」、「軽水炉及び高温ガス炉の安全」が７つの協力分野の中に挙げられています。
何だよｗ
中身読んだらドウ見ても軽水炉建設のための協定じゃん
残念ながらドウ見ても高温ガス炉なんておまけで
見込み無し

【発表のポイント】
原子力機構は、カザフスタン共和国で建設が予定されている高温ガス炉の安全設計研究を担当するカザフスタン原子力技術安全センターとの間で、高温ガス炉の安全研究協力を開始。
原子力機構の高温工学試験研究炉（ＨＴＴＲ）の設置許可取得に係る活動で獲得した知見などにより、カザフスタン共和国における高温ガス炉の安全設計方針、安全評価方針、規格・基準の確立に協力。

建設するとは一言も書いてないな
妄想で気持ちよくなってイっちゃった？ｗ

>>40
長期運転て何時間？
長期運転て何と比較して？

こういうのって前提条件を確認しとかないとな
高温超伝導の高温てマイナス200度以下の事でしたってて例があるからなｗ
素人を騙す手口

で、
人工光合成と何の関係があるんだ？
原子炉スレででもやってろ。

【エネルギー】人工光合成の研究加速　実用化へ日本が先陣　資源・温暖化で脚光
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1359024036/