大阪大学産業科学研究所の真嶋哲朗教授、藤塚守准教授らの研究グループは、
黒リンとグラファイト状窒化炭素（g-C3N4）*1の二成分からなる複合体を用いた光触媒*2を開発し、
この光触媒を使用すると可視光・近赤外光*3の照射によっても、
水から水素生成が効率よく起こることを世界で初めて見出しました。

この触媒は金属を全く使用していない、環境に好ましい、完全金属フリーの触媒です。
従来の光触媒では、太陽光に４％程度しか含まれていない紫外光を利用するため、
水から水素への太陽光エネルギー変換効率*4は低く、実用からは遠いという問題がありました。

今回、真嶋哲朗教授、藤塚守准教授らの研究グループは、
紫外・可視光のみならず近赤外光にも強い吸収をもつ層状の黒リン*5と、
数層からなるg-C3N4との二成分からなる複合体を合成しました（図１）。
この複合体に可視光・近赤外光を照射すると、複合体の光触媒作用によって、
水から水素が効率的に生成します。

この複合体において、黒リンが可視光・近赤外光に応答する光増感剤*6として働き、
また、g-C3N4が可視光に応答する光増感剤として働きます。
黒リンとg-C3N4はともに層状構造のためその界面を形成しやすく界面間での電荷移動が容易になり
その結果電荷分離が効率的に進行します。
特に、黒リンとg-C3N4との界面にP-N結合が生成して電子捕捉部位となり、
水から水素が生成することは、本研究成果により世界で初めて明らかになりました。
この可視光・近赤外光駆動型で水から水素を生成する光触媒は、
金属を全く使用しない完全金属フリー光触媒としては世界初めての例です。
新しく開発した黒リンとg-C3N4の複合体を光触媒として使用することによって、
太陽光からの広帯域波長光*7を利用して、水からの水素製造が可能になりました。
本研究成果は、米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society」に、9月21日に公開されました。

http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/toppage/hot_topics/topics_20170927/