奨励賞（東燃ゼネラル賞）

色素で修飾した無機半導体光触媒による水の完全分解反応に関する研究

　

　萩原氏は，可視光を利用した水分解反応をターゲットとし，無機酸化物の表面を金属錯体色素で修飾した複合型光触媒に関する研究を体系的に行い優れた業績を挙げた。
　光触媒による水分解反応は太陽エネルギーの蓄積・有効利用の観点から理想的なプロセスである。現在，検討が進められている主な水分解用光触媒は，無機半導体材料を利用した不均一系触媒と金属錯体等の超分子材料からなる均一系触媒に大別されるが，実用条件である太陽下での水分解に用いるためにはさらなる活性・可視光応答性・耐久性の向上が必要である。
　萩原氏は，無機半導体材料と金属錯体，それぞれの特徴を巧みに組み合わせることによって，可視光応答性を大きく向上させた。具体的には可視光吸収剤であるポルフィリン系色素でタンタル系酸化物表面を修飾すると，水の光分解活性が著しく向上することを見出した。色素劣化の原因となる酸化反応は無機半導体上で進行するため耐久性も向上する。また，電気的・分光学的手法を駆使し，電荷移動機構はもとより光触媒活性向上の要因が半導体の励起電子の錯体への移動による電荷分離状態の長寿命化に起因していることを明らかにした。本研究は，無機半導体から色素への電子注入は起こらないという従来の常識を覆し，紫外から可視光領域の光を利用した新しいZスキーム型水分解反応系を構築したものであり，無機半導体と金属錯体で人工光合成型水分解を達成した世界で初めての例である。さらに，色素修飾効果が，酸化物半導体だけでなく，GaN : ZnO固溶体，金属硫化物，酸窒化物，酸硫化物においても発現することを見出すとともに，有機色素の汎用性についても系統的に研究を行い，金属錯体以外にも蛍光色素や環拡張ポルフィリン等で同様の効果が発現することを明らかにし，学術的な意義が大きいと言える。これらの成果は，選択可能な光触媒材料の幅を広げるとともに，新規光触媒を開発する上で極めて重要な設計指針を与えたものと高く評価される。
　本研究成果は，エネルギー・環境分野の光触媒化学の進展に多大な貢献をなすだけでなく，今後の水素エネルギー社会の構築の一助となると判断され，本会表彰規程第12条に該当するものと認められる。

 

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