導体表面に固定化した分子光増感剤における励起電子の空間局在制御が、光触媒 CO2還元反応の効率向上に直結することを明らかにした研究成果が Artificial Photosynthesis 誌に掲載されました。
東京科学大学・前田教授らとの共同研究により、半導体表面に固定化した分子光増感剤における励起電子の空間局在制御が、光触媒 CO2還元反応の効率向上に直結することを明らかにした研究成果が Artificial Photosynthesis 誌に掲載されました。
本研究では、リン酸アンカー基を有するヘテロレプティック Ir(III) 錯体光増感剤を設計し、励起状態における電子の局在位置を分子レベルで制御しました。これらの Ir(III) 錯体を、TiO2担持ポリマー型カーボンナイトライドおよび超分子型 RuRe 光触媒と組み合わせることで、可視光照射下における CO2 還元反応を高選択的に CO 生成へと導くことに成功しました。特に、励起電子が 2,2′-ビピリジン配位子上に局在し、半導体表面から空間的に隔離された分子設計を採用した Ir(III) 錯体では、表面近傍に励起状態が位置する類縁体と比べて、ターンオーバー数および見かけの量子収率が大きく向上しました
本研究は、表面固定型光増感剤における励起電子の空間配置を精密に設計することで、界面電荷再結合を能動的に制御できることを示したものであり、高効率な人工光合成系構築に向けた普遍的な分子設計指針を提示する成果です。
本研究室では大浦さんと長尾さんが中心となって、in situ 分光測定により、光触媒系における一電子還元種の減衰過程の解析に貢献しました。
“Design Strategy for Heteroleptic Ir(III) Photosensitizers with Spatially Separated Excited Electrons toward Efficient CO2 Reduction”
Toshiya Tanaka, Masahito Oura, Rikuya Nagao, Joe Onodera, Yusuke Kuramochi, Ken Onda, Osamu Ishitani, Kazuhiko Maeda
Artif. Photosynth. in press 2026.
