光触媒及びそれを用いた水素の製造方法

• 楠元 芳文

• 国立大学法人　鹿児島大学

新しいエネルギー源として原子力発電が実用化されているが、安全性や廃棄物処理等の問題を抱えているのでクリーンで安全な新エネルギーの開発が注目されている。現在、化石資源の制約やそれらの大量消費によって引き起こされた深刻な地球温暖化などの環境問題が注目されている。

一方、一年間で地上に届く太陽エネルギーは人類の年間エネルギー消費量の１万倍に相当するほど莫大なものであり、その効率的な利用研究が最近活発となっている。その代表的な研究に光触媒の研究がある。光触媒、たとえば紫外線および可視光応答型光触媒は、無尽蔵な太陽光と水から、クリーンな燃料となる水素と酸素を直接製造することができる極めて有用な触媒として注目されている。

太陽光と水から、水素と酸素を直接製造する反応を下記の反応式（ａ）に示す。この反応はエネルギー蓄積型の反応であり、光合成において、光を必要とする明反応下で起こる酸素発生も、この分解反応にほかならない。
Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２＋（１／２）Ｏ_２ （ａ）

一般に、光触媒は、そのバンドギャップ以上のエネルギーを吸収すると、正孔と電子を生成しこれらがそれぞれ酸化反応、還元反応を行い、酸素、水素を発生させる。

光触媒の実用化を考えた場合、光源として太陽光の利用は不可欠である。地表に降り注ぐ太陽光は、可視光である波長５００ｎｍ付近に放射の最大強度をもっており、波長が約４００～７５０ｎｍの可視光領域のエネルギー量は全太陽光のエネルギー量の約４３％である。一方、波長が約４００ｎｍ以下の紫外線領域でのエネルギー量は全太陽光の５％にも満たない。

太陽光を効率的に利用するには紫外線を効率よく利用する光触媒が求められている。本発明者らはこれまでに、紫外線利用能が高い光触媒として、酸化チタン（ＴｉＯ_２）とグラファイトシリカとを含有する二種混合系の光触媒を開発している（特許文献１）。しかしながらその触媒の触媒活性は必ずしも満足できるものではなく、より一層の改善が求められている。

【特許文献１】
特開２００４－３３００７４号公報

本発明は光触媒及びそれを用いた水素の製造方法に関する。

• B01J  35/02      固体
• C01G  55/00      ルテニウム，ロジウム，パラジウム，オスミウム，イリジウムまたは白金の化合物
• C01G   7/00      金化合物
• B01J  23/42      白金
• B01J  23/52      金

• 4G048AA03 複数金属とＯ，又は更にＨからなるもの＊
• 4G048AB01 製造方法（気相法，固相法等）
• 4G048AC08 その他（性質，用途が明示されたもの）＊＊
• 4G048AD03 粉末状，粒状
• 4G048AE05 無機化合物
• 4G169AA03 担持触媒
• 4G169AA08 触媒、担体、基材の製法、処理
• 4G169BA16 他の無機天然物＊
• 4G169BB15 炭化物
• 4G169BC19 Ｔｌ
• 4G169BC33 Ａｕ
• 4G169BC75 Ｐｔ
• 4G169CA00 使用対象反応Ｉ環境保全関連
• 4G169EA01 粉状
• 4G169FA02 担体への触媒成分の担持
• 4G169FB07 固‐固
• 4G169FC02 原料◎
• 4G169FC08 混合比、添加量、濃度
• 4G169HA02 可視光応答性
• 4G169HB01 酸化チタン
• 4G169HB10 その他＊
• 4G169HD02 粉体