【光触媒－電解ハイブリッドシステム】産総研人工光合成研究チーム、光触媒の潜在能力を引き出す表面制御技術開発

　産業技術総合研究所 ゼロエミッション国際共同研究センター 人工光合成研究チーム 渡邊健太氏（研究実施当時 産総研特別研究員、現 東京科学大学 助教）、三石雄悟 研究チーム長、佐山和弘 首席研究員らは、太陽光を利用した水素製造に有望なBiVO4（バナジン酸ビスマス）光触媒の性能を引き出す表面制御技術を開発した。さらに、このBiVO4光触媒を、光触媒と電解を組み合わせて水素を製造する「光触媒－電解ハイブリッドシステム」に適用したところ、水素製造速度は、従来最高性能のWO3（酸化タングステン）系光触媒を用いた場合の約1.5倍となった。
　BiVO4光触媒は、WO3系光触媒よりも広い波長範囲の可視光を利用できるため、より多くの太陽光エネルギーを活用でき、高い水素製造性能が期待されていた。しかし、光触媒－電解ハイブリッドシステムで用いる強酸性の鉄塩水溶液中では、十分な性能を発揮できないという課題があった。研究チームは、その主な原因が、反応中に蓄積する鉄イオン（Fe2+）とBiVO4との不要な反応にあることを明らかにした。そこで、BiVO4の表面をタングステン酸塩（タングステンを含む化合物）の水溶液で改質したところ、この不要な反応が大幅に抑えられ、水から酸素を生成する反応が優先的に進むようになった。その結果、酸素生成速度は改質前のBiVO4の約13倍に向上した。さらに、この光触媒を用いることで、光触媒－電解ハイブリッドシステムによる水素製造性能で世界最高値を達成した（2026年9月現在、研究チーム調べ）。この成果は、これまでに十分活用できなかったBiVO4の光触媒性能を引き出し、太陽光エネルギーから水素を製造する技術の高性能化につながるもので、脱炭素社会の実現に貢献することが期待される。
　なお、今回の成果は2026年11月6日に「ACS Catalysis」にオンライン掲載された。