電子セラミック・プロセス研究会
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平成 29 年 4 月 27 日

第162回電子セラミック ・ プロセス研究会 ・ 年次総会プログラム

特集テーマ ：　「人工光合成技術に関する最新研究開発動向」

二酸化炭素を炭素源として有効利用するために，人工光合成の研究が世界中で活発に行われている。人工光合成の代表的な反応として，水分解によるソーラー水素製造と二酸化炭素還元がある。これらの反応において，光触媒や光触媒材料を使った光電極が重要な役割をする。近年多様な光触媒や光電極が開発されており，効率も着実に向上している。本講演では，人工光合成の研究動向とトピックスを紹介する。

粉末半導体光触媒を用いた太陽光水分解反応は再生可能エネルギーとしての水素を安価にかつ大規模に製造する技術として盛んに研究されている。演者らは、粉末光触媒が導電性薄膜上に固定化されたシートが純水を水素と酸素に高効率に分解できることを見出している。講演では粉末光触媒シートの開発や今後の展望について述べる。

太陽光エネルギーを利用した光電気化学的な化学薬品製造プロセスが高効率・低電圧で実現できれば大きな省エネ効果と低コスト化が期待できる。水素や酸素よりも付加価値のある化成品を製造できれば経済性は飛躍的に向上できる。本講演では、多孔質の酸化物半導体光電極による水素と過酸化水素等の有用化学品の製造の成果を報告する。

水分解光触媒材料の電子構造、光物性、光誘起キャリアの緩和過程について、具体的にGaN/ZnO固溶体、d1型水分解光触媒Sr1-xNbO3、酸窒化物BaTaO2Nを取り上げ、第一原理計算によるバンドギャップ、キャリアの特質を、材料の結晶構造や組成と関連付けて理解し、新規光触媒材料探索への理論的指針を議論する。

光励起半導体材料を用いた電気化学的手法での人工光合成反応系におけるエネルギー効率を向上させる目的で、光反応を担うアノード電極部の材料およびデバイスの研究開発を進めている。本研究では、富士通研究所でフレキシブルエレクトロニクス用セラミックキャパシタ膜形成のために開発したナノパーティクルデポジションを人工光合成用アノード電極に適用した例を紹介する。

無機ポリシラザンは半導体工程の微細化によって導入されたSOD (Spin on Dielectric) 工程用素材ですが、高機能性ナノコーティング剤の核心素材としても注目されている。本講演では、 無機ポリシラザンの合成工程、硬化メカニズムおよび主要適用分野のうち、眩しさ防止(Anti-Glare)コーティング、バリア(Barrier)コーティング、撥水(Water-repellent)コーティングなどについて紹介する。