世界初、100％に近い量子収率で水を分解する光触媒を開発 －収率低下要因を完全に抑える高活性な光触媒の設計指針－
大学院创成科学研究科（工学系学域）の酒多喜久教授を含む研究チームの論文がNature誌に掲載されました。
本研究は、信州大学先鋭材料研究所 高田剛特任教授、久富隆史准教授、堂免一成特別特任教授（併任、東京大学特別教授）、山口大学大学院创成科学研究科 酒多喜久教授、東京大学大学院工学系研究科 柴田直哉教授、産業技術総合研究所ナノ材料研究部門 関和彦 上級主任研究員らの研究グループが人工光合成化学プロセス技術組合との共同により、新エネルギー?産業技術総合開発機構（NEDO）の「二酸化炭素原料化機関化学品製造プロセス技術開発」事業の一環として行った成果です。ここでの研究成果は、持続社会の水素製造において有効な技術の一つである光触媒による水分解反応において、光触媒により吸収された光を100％に近い効率（量子収率）で利用して水を水素と酸素に分解する光触媒を開発し、その動作原理を初めて実証したことです。
光触媒とした材料は异なる结晶面が露出した础濒ドープ厂谤罢颈翱3の微粒子に、水素生成点として搁丑/颁谤2O3を、酸素生成点として颁辞翱翱贬を、光励起により生じた电子と正孔が光触媒粒子内部に生じる电场によって异方的に移动することを利用して、それぞれを别々の结晶表面に选択的に析出させた材料です。この材料を光触媒として用いることにより、光照射により発生した电子と正孔が空间的に分离され、再结合することなく、ほぼ100％の効率で水分解反応を进行させることに成功しました（図を参照）。
本研究で用いた厂谤罢颈翱3は近紫外光までしか利用できず、太阳光を利用するには限界がありますが、微粒子状の光触媒で水分解反応を高い量子収率で进行させるための明确な动作原理が実証されたことで、今后、本研究で得られた成果は太阳光の大部分を占める可视光を高効率で利用して水の分解反応を进行させることができる光触媒の开発に関して重要な知见を与える成果となります。
図 光触媒による水分解と今回开発した光触媒の概略図およびこの光触媒の光吸収特性とこれを用いて各波长の光で水分解反応を行った时の外部量子収率（照射光に対する反応効率）?
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论文情报?
- 題 目：Photocatalytic water splitting with a quantum efficiency of almost unity
- 著 者：Tsuyoshi Takata, Junzhe Jiang, Yoshihisa Sakata, Mamiko Nakabayashi, Naoya Shibata, Vikas Nandal, Kazuhiko Seki, Takashi Hisatomi, Kazunari Domen
- 掲載誌：Nature volume 581, page 411–414 (2020)
- D O I：10.1038/s41586-020-2278-9