人工光合成

無機半導体を用いた人工光合成の実現に取り組んでいます。光によって誘起された電子正孔対は、陽極と陰極電極の両側で酸化還元反応を起こします。この技術では、水の分解だけでなくCO2の還元によってもエネルギーの変換が可能です。CO2の還元とは、CO2をHCOOH・CO・CH4などの他の物質に変換する事を意味します。この反応では太陽エネルギーを化学エネルギーに変換できるため、環境·エネルギー問題の解決が期待されています。

TiO2は豊富に存在し、また化学的に安定な為、広く研究されています。しかし、大きなバンドギャップのせいで太陽光スペクトルのごく一部しか変換に使えない事と、CO2還元に必要な電位が得られない事から、効率面で限界があります。そのため、当研究室ではCO2還元に適切なバンドギャップを持つSiCを使用します。最終的な私たちの目的は、高効率的で長寿命な人工光合成デバイスを作ることです。

Basic principle of research
図1. 固液界面バンド図
Comparison of band gap structure for semiconductor material
図2. 酸化還元反応に関するエネルギーレベル