可視光領域で水を分解する窒化タンタル光触媒の開発に成功

　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）と人工光合成化学プロセス技術研究組合（ARPChem）は、東京大学や信州大学と共同で、可視光領域で水を分解する窒化タンタル光触媒を開発した（9月4日発表）。
　窒化タンタルは次世代の光触媒材料として2000年頃から有望視されていたが、良質な窒化物微粒子の合成が困難で、実際に光触媒を製造して水分解を確認できたのは世界で初めて、との事。可視光領域の波長600nm近辺は太陽光で最も強度が高い領域のため、効率的なエネルギー活用が期待できる。
　太陽光の強度のピークは主に可視光領域（400～800nm）にあり、光触媒がこの波長域の光を吸収して水を分解できれば、効率よく太陽光のエネルギーを利用できる。従来の光触媒は、主な吸収波長が紫外光領域（～400nm）に限られるものが多かった。
　研究チームは、可視光を吸収して水を分解する単結晶窒化タンタル（Ta3N5）微粒子光触媒の開発に成功した。この光触媒は、水中に分散することで、400～600nmの波長範囲の可視光を吸収して水を分解できる。複合酸化物（タンタル酸カリウム、KTaO3）微粒子を従来の10分の1以下の短時間で窒化することで、複合酸化物微粒子上に単結晶の窒化タンタル微粒子を直接形成し、さらに水素生成反応を促進する助触媒を担持させた。これにより窒化物微粒子が高品位化して光励起された電子と正孔を水分解反応に有効利用することが可能になった。
　今回開発した光触媒は、従来検討されてきた方法に比べて1/10以下の短時間での製造が可能で、安価なプロセスの実現が期待できる。これを基板に固定化すれば、光触媒パネル反応器に組み込んで利用できる。
　◆窒化タンタル(Tantalum nitride)
　窒化タンタルは、タンタルの窒化物である。
　銅やその他の導電性金属の間のバリアや「糊」の層、また熱酸化物等の誘電絶縁体フィルムの製造に使われることがある。これらのフィルムは、集積回路の製造の際に、薄膜抵抗器等として、シリコンウェハーの上に沈着される。
　窒化タンタルは400nmから600nmまでの波長範囲の可視光を吸収し、水を水素と酸素に分解することが可能なバンド構造を有することが2000年頃に判明した。
　◆バンド構造
　固体材料中の電子が存在することができる帯状のエネルギー領域（バンド）の構造。イオンの周期的な配列に由来し、半導体材料の電子的、光学的物性を決定づける。
　◆助触媒
　酸化還元反応の活性点として光触媒に担持される金属・金属酸化物等の微粒子。半導体光触媒表面は一般的に酸化還元反応である水素・酸素生成反応には低活性であるため、高効率な水分解反応の実現には助触媒の担持が不可欠である。ある種の助触媒材料は、半導体と接合を形成して電荷分離を促進する効果があることも知られている。

　朝から雨、強く降ったり、弱く降ったり。気温が急に低下し、最高気温21℃・最低気温17℃とか。上着1枚多くなったかな。
　塀に絡まって”ノアサガオ”のオーシャンブルーの花が咲いている。咲いているのは朝だけ、昼ころには萎む。・・アサガオ（朝顔）だから・・？。
　花色はオーシャンブルーなので、別名に”オーシャンブルー”とある。また、多年草なので”宿根アサガオ”、沖縄や南西諸島で良く見られるので”琉球アサガオ”とも呼ばれる。
　ノアサガオ （野朝顔）
　別名：オーシャンブルー、宿根アサガオ、琉球アサガオ
　英名：blue morning glory（青色の朝顔）
　ヒルガオ科イポメア属
　蔓性宿根多年草
　原産地は熱帯アジア
　開花時期は6月～11月
　花は朝顔に似る、花径8cm～10cm
　花色はオーシャンブルー（青紫色）、白・桃色もある
　ほとんど結実しない