研究 (Research)
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太陽光と水と酸素からH2O2を合成する光触媒樹脂 (Photocatalytic resin that synthesises H2O2 from sunlight, water and oxygen)
准教授 白石 康浩（太陽エネルギー化学研究センター） SHIRAISHI Yasuhiro(Graduate School of Engineering Science)
特徴・独自性
過酸化水素（H2O2）は漂白剤や消毒剤として重要な化学物質であり、燃料電池発電の燃料となるエネルギーキャリアとしても有望視されているが、水素ガス（H2）を原料とするエネルギー多消費型のプロセスにより合成されており、地球上に豊富に存在する原料から再生可能エネルギーを用いて合成する方法が期待されていた。今回、塗料や接着剤として用いられる汎用のレゾルシノール－ホルムアルデヒド（RF）樹脂（絶縁体であるため、これまで半導体光触媒には用いられてこなかった）を、独自の高温水熱法により合成した。この方法では、図のように、レゾルシノールのベンゼノイド体（電子ドナー）とキノイド体（電子アクセプター）が連結したドナーアクセプター（DA）対が形成され、これらが積み重なることにより半導体バンド構造ができる。この粉末を水に懸濁させ、酸素存在下で太陽光を照射すると、図のように、太陽エネルギー変換効率0.5%という植物の天然光合成を大幅に上回る効率でH2O2を生成する（H2O + 1/2O2 → H2O2）ことが可能である。
レゾルシノールのベンゼノイド体（電子ドナー）とキノイド体（電子アクセプター）が連結して架橋し、それらが上下方向に積層している。
研究の先に見据えるビジョン
開発した光触媒樹脂は、1µm程度の球状粒子であるほか取り扱いも容易なため、様々な加工により社会実装が期待できる。（１）生活環境における高機能材料やデバイス（抗菌殺菌機能をもつ塗料や容器など）、（２）エネルギーキャリアとしてのH2O2の製造・貯蔵・輸送による水素エネル
過酸化水素は光照射に伴い継続的に生成し、長時間の反応でも0.5%以上の太陽エネルギー変換効率を安定的に示す。
担当研究者
准教授 白石 康浩（太陽エネルギー化学研究センター）
キーワード
光触媒／H2O2／樹脂
応用分野
エネルギー／抗菌／殺菌