Research Theme
研究テーマ

カーボンニュートラルに直接的に貢献する人工光合成のための光触媒および光電極や炭素資源有効活用のための固体酸塩基触媒について研究しています。これら物質変換のための無機材料について，結晶構造，結晶面，欠陥など固体特性と機能の関係の理解を深め高機能化を目指しています。また，新しい反応プロセス構築や新物質開拓も行っています。
We develop photocatalysts and photoelectrodes for artificial photosynthesis, and solid acid-base catalysts for effective utilization of carbon resources. We are aiming to improve their functions by deepening understanding of solid state characteristics such as crystal structure, crystal planes and defects. We are also developing new reaction processes and new materials.

水素エネルギー社会のための人工光合成

炭化水素や化学肥料の原料となるアンモニアは我々の生活に欠かせない重要な化学品ですが現在は化石資源から製造されており，使用または製造にCO₂排出を伴います。一方で水素はCO₂を排出しないクリーンな燃料・原料として注目されています。しかし，どうやって作られた水素かを考える必要があります。従来の化石資源から作られている従来の水素は製造時にCO₂を排出しているのでクリーンではなく，また再生可能でもありません。太陽光のような再生可能エネを利用して水から作り出した水素はクリーンで再生可能な資源でグリーン水素と呼ばれます。グリーン水素を大量に獲得できるようになるとアンモニアはもちろん，ガソリン等の炭化水素もCO₂から製造することができます。つまり，現在化石資源に頼っている大部分をクリーンな水素由来のものに置き換える「水素エネルギー社会」をもたらし，カーボンニュートラルに貢献します。光触媒を用いる水分解反応は，光エネルギーと水から水素を作り出すことができる人工光合成で，クリーン水素製造のための実用技術候補です。当研究室では高効率に水を分解できる光触媒の構築を目指して，新規光触媒開拓，バンドポテンシャル・トラップ制御による高機能化に取り組んでいます。
Hydrocarbons and ammonia are important chemical products necessary for our life. They are currently produced from fossil fuels, meaning non-sustainability because of CO₂ emission and exhaustion of resources. Hydrogen is regarded as a clean fuel and gathers attention. But it is important how hydrogen is produced. Conventional hydrogen is produced using fossil fuels such as coal and natural gas with CO₂ emission, meaning not renewable. Photocatalysts can produce "clean hydrogen" from water using solar energy. The photocatalytic water splitting called artificial photosynthesis is one of the potential techniques for solar hydrogen production, which is the basic technology of "hydrogen energy society" achieving the carbon neutral. We construct high performance photocatalysts with keywords of band structures, defects, and electron traps, and change the reaction properties, enhancement of the target reaction and suppression of backward reactions, by surface modification.

　

バイオマス変換のための固体酸塩基触媒

植物が太陽光エネルギーを使って大気中のCO₂から作り上げたバイオマスは循環型炭素資源です。バイオマスをプラスチック原料など有用な化学品に転換できれば，石油から製造していた化学品を代替できます。そのため，バイオマス変換はクリーン水素製造と同様にカーボンニュートラルに重要なテーマです。当研究室ではバイオマス由来の糖をHMFなどの有用化学品へと変換するための固体酸塩基触媒の開発に無機材料化学の観点から取り組んでいます。
Biomass, which is the natural product made from CO₂ by plants using solar energy, is the recyclable carbon resource. If biomass is converted to valuable chemicals such as raw materials for plastics, the biomass-derived products can be alternatives to chemical products made from fossil fuels like oil. Thus, the biomass conversion is an important research theme relating to the carbon neutral as well as clean hydrogen production by artificial photosynthesis. We develop solid acid-base catalysts for conversion of biomass-derived sugars into valuable chemicals such as HMF.

　

新物質開拓

高機能な無機材料を創製するためには，これまでに知られていない物質を新たに合成することも重要な課題です。当研究室では，構成イオンのサイズ，価数のコントラストに注目して新物質合成に取り組んでおり，これまでに酸化物，酸窒化物，硫化物の新物質合成に成功しています。
It is important to synthesize novel material that have never been known in order to create high functionality. We are working on the synthesis of new materials by focusing on the contrast of ion size and valence, and have succeeded in synthesizing various new oxides, oxynitrides, and sulfides.