研究室（研究グループ）の概要

表面設計研究室エネルギー変換触媒グループでは、現在問題となってる地球環境問題の 一つである地球温暖化問題や、将来のエネルギー窮乏問題に対する解決策の確立の為、再生可能 エネルギーの代表である太陽光やバイオマス等の未利用資源をクリーンなエネルギーに変換する 為の触媒技術に関する研究を行っています。具体的には、太陽光を利用した無尽蔵の水を原料と する水素（クリーンエネンルギー）製造の為の光触媒技術、光合成模倣型の新しい太陽電池の開 発、二酸化炭素の固定化などの人工光合成技術のための触媒開発、バイオマス等から容易に得る ことができるＣＯやＣＨ４から種々の化学品を合成できるＣ１化学（シーワン化学）の触媒技術 について基礎的基盤的研究を行っています。触媒反応は、ガス流通式反応装置や閉鎖循環式反応 装置等の種々の反応形態で検討し、生成物はガスクロマトグラフや質量分析計等で分析していま す。また固体触媒の解析では、化学吸着法、Ｘ線回折、蛍光Ｘ線分析、電子顕微鏡、光電子分光、 ＥＸＡＦＳ、赤外分光、紫外・可視ｽﾍﾟｸﾄﾙ等の分析機器を使用しています。

担当教官紹介

教授：荒川 裕則（あらかわ・ひろのり）

略歴：１９７６年東京工業大学大学院博士課程修了

専門分野：触媒化学

研究テーマ及び最近の成果

• 半導体光触媒による水からの水素製造に関する研究

  安価な半導体光触媒であるＮｉＯーＴｉＯ２触媒を炭酸ナトリウムで処理することに依り、水から定常的に水素と酸素を発生させることに世界で初めて成功した。また実際の太陽光を用いて水の光分解による水素、酸素製造が可能であることを実証した。今後は太陽光の大部分を占める可視光応答性の半導体光触媒を開発することが課題となる。

  　

• 光合成模倣型太陽電池の開発に関する研究

  酸化物半導体と有機金属錯体等の色素を組み合わせた、安価で新しいタイプの太陽電池の開発を検討している。フェニルキサンテン等の有機色素と酸化インジウムの組み合わせにより高性能の湿式太陽電池が組み立てることができることを見いだした。今後は、さらに新しい色素と酸化物半導体の組み合わせの湿式太陽電池を開発して行くことが課題。

  　

• 二酸化炭素の接触水素化反応による有用化学品の合成に関する研究

  地球温暖化物質である不要の二酸化炭素を炭素源として、その接触水素化によりメタノールやエタノール、オレフインなどの有用な化学品に変換できる種々の触媒反応プロセスを開発することを目的としている。この反応は光合成の暗反応に相当し、人工光合成技術に相当するものである。前出の光触媒による水からの水素製造と組み合わせれば、まさに人工光合成技術を確立することができる。現在メタノール合成やエタノール合成の為の優れた触媒を見いだしており、その触媒機能についての解析や性能向上を目指している。

• 合成ガス（一酸化炭素と水素の混合ガス）からの有用化学品の合成に関する研究

  バイオマスや未利用の炭素資源から容易に得ることができる合成ガスを原料として、石油化学工業プロセスで合成されている種々の重要化学品や燃料を合成する触媒開発の研究を行っている。現在までに、アルコールを高収率で合成することができるコバルト系触媒やロジウム系触媒を開発している。さらに高性能な触媒を開発する為、触媒構造とその機能の相関関係を詳細に検討している。

主な文献リスト