プレスリリース
可視光応答型光触媒を用いた環境水浄化：研究開発の飛躍的加速へ
可視光応答型光触媒を用いた環境水浄化：研究開発の飛躍的加速へ
ポイント
- 光触媒試験を飛躍的に加速する技術の開発
- 環境水浄化のための光触媒の一括スクリーニング
- 環境水中で高活性を発揮する可視光応答型光触媒を開発
| 北陸先端科学技術大学院大学（JAIST）（学長・寺野稔、石川県能美市）物質化学フロンティア研究領域の谷池俊明教授らは、可視光応答型光触媒を利用した環境水浄化に関するハイスループット実験[*1]技術を開発しました。 水質汚染は、現代社会における重要な問題の一つです。有機汚染物質の中でも染料は、その多様性や濃度の高さから環境への影響が大きく、発展途上国を中心に深刻な問題となっています。これらの有機汚染物質を効果的に除去する方法として、可視光応答型の光触媒反応が注目されています。しかし、現在の光触媒は高濃度の汚染物質に対して十分な活性を示すことができず、また実用的な環境下での研究や応用に関する知見も不足しています。特に、環境水中に含まれるさまざまな無機イオンが光触媒反応に影響を与えることが知られており、これらの環境条件を考慮した効果的な触媒の開発が急務となっています。 本研究では、光触媒反応を132並列で実施可能なハイスループット実験技術を新たに開発し、大規模な実験から、可視光応答型光触媒を用いた環境水浄化[*2]に関する有用な知見を導くことに成功しました。また、環境水中の特定のイオンが触媒の活性を有意に低下させることを明らかにしました。さらに、工業廃水において効果的な触媒を開発するため、15種類の貴金属ナノ粒子を光触媒に担持した結果、AuやPtなどの高仕事関数と酸化耐性を併せ持つ金属ナノ粒子が、環境イオンを活性種に変換し、高活性を示すことを明らかにしました。 この研究は、開発されたハイスループット実験技術の有効性を示すものです。今後は、この技術を改良することで、水分解や二酸化炭素還元など他の光触媒反応の研究を可能にする見通しです。 本成果は、2023年11月17日に学術雑誌「Environmental Pollution」（Elsevier社）のオンライン版に掲載されました。なお、本研究は、科学技術振興機構（JST）未来社会創造事業（探索加速型）「超広域材料探索を実現する材料イノベーション創出システム（JPMJMI22G4）」(研究代表:谷池俊明)の支援を受けて行われました。 |
開発ハイスループットスクリーニング装置 (a)とスクリーニング結果 (b)
【論文情報】
| 掲載誌 | Environmental Pollution (Elsevier) |
| 論文題目 | High-throughput experimentation for photocatalytic water purification in practical environments |
| 著者 | Kyo Yanagiyama, Ken Takimoto, Son Dinh Le, Nhan Nu Thanh Ton, Toshiaki Taniike |
| 掲載日 | 2023年11月17日にオンライン版に掲載 |
| DOI | 10.1016/j.envpol.2023.122974 |
【用語解説】
[*1]ハイスループット実験
実験の回転速度をスループットと呼ぶ。ハイスループット実験技術とは高度な並列化や自動化によって実験のスループットを劇的に改善する技術を指す。
実験の回転速度をスループットと呼ぶ。ハイスループット実験技術とは高度な並列化や自動化によって実験のスループットを劇的に改善する技術を指す。
[*2]光触媒を用いた環境水浄化
太陽光や人工光を利用して水中の汚染物質を分解する技術で、環境に優しく持続可能な水浄化の方法として注目されている。光触媒はこのプロセスで重要な役割を果たす。
太陽光や人工光を利用して水中の汚染物質を分解する技術で、環境に優しく持続可能な水浄化の方法として注目されている。光触媒はこのプロセスで重要な役割を果たす。
令和5年12月8日
