도쿄공업대학의 다케다 히로유키 특임조교들의 연구그룹은 산업기술종합연구소와 공동으로 구리 착체와 망간 착체로 이루어진 광촉매에 가시광을 조사함으로써 이산화탄소를 고효율로 자원화하는 것 성공했다.지구 온난화 대책으로서의 인공 광합성 시스템의 대규모화가 기대된다.
세계에서 배출되는 이산화탄소(CO2)는 연간 300억 톤 이상으로 된다.이산화탄소를 환원하는 광촉매 기술은 인공광합성으로 불리며, 실용화하면 온실가스가 되는 CO2의 대기중 농도를 억제하고, 장래에는 화석자원의 대체가 될 수도 있다.그러나 기존의 고성능 광촉매는 소재 비용의 문제로 이용도가 낮아, 비금속을 이용한 CO2 환원 광촉매는 내구성이 낮고 효율도 불충분했다.
연구그룹은 이번에 발광성 구리 착체와 망간 착체를 조합한 광촉매 시스템을 개발, 가시광을 조사하여 상온 상압에서 이산화탄소를 일산화탄소(CO)나 포름산(HCOOH)으로 고효율로 환원하는 데 성공했다.조사한 빛의 양에 대한 반응 생성물의 분자수의 비율인 양자 수율은 57%, 촉매가 반응중 몇회 기능했는지를 나타내는 턴오버수는 1300회 이상으로, 효율·내구성의 높이 보여줍니다.이들 수치는 비금속에 의한 다른 광촉매를 크게 상회하고, 루테늄(Ru)이나 레늄(Re) 등의 귀금속이나 희소 금속에 의한 고효율 금속 착체와 동등 이상이다.
구리는 전선이나 2엔 구슬의 원료로, 망간은 건전지의 정극에 사용되는 채굴량이 많은 저렴한 금속이다.이번에, 이러한 풍부하고 저비용의 비금속만의 광촉매에서도, 고효율인 COXNUMX 환원 광촉매 반응을 진행시킬 수 있는 것을 알았다.
향후, 이 새로운 광촉매의 기능 향상을 도모하고, 지구상에 다량으로 존재하는 저렴한 물을 환원제로서 이용하는 반도체 광촉매와의 융합을 목표로 하고 있다.
