오사카 대학 산업 과학 연구소의 마지마 테츠로 교수 등의 연구 그룹은 흑인을 이용한 광촉매를 개발하고, 이 광촉매를 사용하면 가시광·근적외광의 조사에서도 물로부터 수소 생성이 효율적으로 일어난다 일을 세계에서 처음 발견했다.
이번 연구그룹은 자외·가시광뿐만 아니라 근적외광에도 강한 흡수를 가지는 층상의 흑인과 층상의 티탄산란탄(La2Ti2O7)을 수층으로 이루어진 초박막으로서 이용.이들과 수나노미터 크기의 가시광에도 흡수를 가지는 금 나노입자와의 XNUMX성분으로 이루어진 새로운 복합체를 개발했다.
이 복합체에서는 흑인과 금 나노입자가 "광증감제"로서 작용한다.즉, 흑인이 가시광·근적외광을 흡수하고, 금 나노 입자가 가시광을 흡수하고, 고에너지 상태가 된 전자(여기 전자)가, 티탄산란탄으로 이동하여, 양성자(수소 원자핵=양자)를 환원한다.이로써 태양광으로부터의 광대역 파장광을 이용하는 것이 가능해지고, 물로부터 고효율로 수소를 생성시키는 데 성공했다.세계 최초의 성과가 되었다.
이번 연구성과는 수소를 기본으로 하는 에너지사회(수소사회)의 근간이 되는 태양광에 의한 수소제조의 실현으로 이어지고 동시에 환경문제 해결에 크게 기여할 것으로 기대된다.
논문 정보:【Angewandte Chemie International Edition】Au/La2Ti2O7 Nanostructures Sensitized with Black Phosphorus for Plasmon-Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production in Visible and Near-Infrared Light