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光触媒電極で電流3倍、北大が酸化亜鉛・銅の複合体開発

光触媒電極で電流3倍、北大が酸化亜鉛・銅の複合体開発

無機-生物ハイブリッド型人工光合成システムの概略図(北大提供)

北海道大学の松尾稜介大学院生と岡部聡教授らは、半人工光合成の光触媒電極となる酸化亜鉛・酸化銅複合体を開発した。酸化銅のナノワイヤ(ナノは10億分の1)表面に酸化亜鉛のナノ粒子が並んだ構造で表面積が大きい。光電流は従来の3倍以上になった。生成した水素を微生物が利用して二酸化炭素(CO2)を還元する構想。CO2の資源化につながる。

酸化銅に水中で亜鉛箔を触れさせ紫外線(UV)を照射すると複合体を形成する。この複合体電極は光触媒として働き、水を分解して水素を生成する。微生物は水素を水素イオンと電子として利用しCO2を還元する。

実験では電極1平方センチメートル当たり1日で630ナノモルの水素を製造できた。光触媒の光電流は1平方センチメートル当たり2・9ミリアンペアと従来の複合体から3倍以上に増えた。電極表面で微生物を培養するとCO2を還元して酢酸などを合成する。銅が溶出して微生物の増殖を阻害する問題があったが、電極の電位差をなくし溶出を防いだ。

日刊工業新聞 2023年08月10日

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