人工光合成の基本メカニズムと最新研究・開発動向＜Zoomによるオンラインセミナー＞

セミナー趣旨

　我々人類が「持続可能な社会」を構築するためには、再生可能エネルギーの利用が不可欠であり、無尽蔵の太陽光エネルギーを高効率に電気や燃料に変換する「太陽光エネルギー変換」における技術革新が強く望まれています。太陽エネルギーを「水素」などの「化学エネルギー」へと変換する広義の「人工光合成」研究においては、半導体光触媒を用いた水の分解や、金属錯体等による二酸化炭素の還元固定化などにおいて、近年いくつものブレークスルーがなされ、実用化への期待が高まりつつあります。さらに天然の「光合成」の研究においても、酸素生成系マンガンクラスターの精密構造をはじめとして、その精巧な仕組みが明らかになりつつあり、人工光合成実現のヒントになることも期待されています。
　本講座では、半導体光触媒を用いた水の分解による水素製造研究を中心に、人工光合成（水素製造および二酸化炭素還元）の基礎から、研究の歴史、実用化に望まれる太陽光エネルギー変換効率、変換効率向上に向けた戦略、最新の研究成果、そして今後の課題と展望まで、分かり易く解説します。

受講対象・レベル

• 人工光合成技術の研究・調査をしている方
• 触媒関連技術従事者
• 環境配慮型の研究開発や脱炭素化に関する研究開発に従事している方
• 10年後、20年後……に実る研究テーマの探索、先行調査をしている方　など

セミナープログラム

1. はじめに
   1. 天然光合成と人工光合成
      1. 天然光合成の概要
      2. 人工光合成系の定義
      3. 天然光合成研究の最近の進展と人工光合成系との関わり
   2. 人工光合成（太陽光エネルギー変換）の概要
      1. 人工光合成の原理と研究の歴史
      2. 水の光分解による水素製造
      3. 二酸化炭素の還元再資源化
      4. 新規エネルギーキャリア（過酸化水素・アンモニア等）の合成
      5. 目標となる太陽エネルギー変換効率（コスト試算を含む）と現状
2. 半導体光触媒・光電極を用いた水分解（水素製造）
   1. 研究背景および歴史
      1. 研究の始まりと歴史
      2. 実用化への課題と解決への取り組み
         （吸収波長領域拡大に向けた半導体のバンドエンジニアリング、量子収率向上のための半導体粒子のバルク特性設計および表面修飾など）
   2. 半導体光触媒を用いた水分解
      1. 半導体のバンドギャップと光の波長の関係
      2. 半導体のバンドエネルギーと化学反応の関係
      3. なぜ可視光を用いた水分解が必須かつ困難なのか？
   3. 植物の光合成を模倣した二段階励起型（Zスキーム型）可視光水分解
      1. 二段階励起型水分解の仕組み
      2. ヨウ素酸・ヨウ化物イオンを用いた水分解
      3. 長波長利用のための半導体材料開発と応用
      4. 水素と酸素の分離生成
      5. 二段階励起型水分解の最新研究例（高効率光触媒パネルなど）
   4. バンドエンジニアリングに基づく可視光水分解の実証
      1. 可視光水分解を達成するための材料開発指針
      2. 酸窒化物系固溶体による可視光水分解
      3. ドープ型酸化物による可視光水分解
      4. 特異なバンド構造と安定性を有する新規酸ハロゲン化物
   5. 各種半導体光電極を用いた可視光水分解
      1. 高効率水分解のための電極構造設計指針
      2. 各種酸化物および非酸化物系半導体電極の開発
3. 光触媒を用いた二酸化炭素の還元
   1. 研究背景および歴史
      1. 研究の始まりと歴史
      2. 実用化への課題と解決への取り組み
         （水中で二酸化炭素を選択的に還元するための戦略、望まれる生成物、酸素生成系との組合せによる水を電子源（犠牲剤フリー）とする二酸化炭素還元）
      3. 水分解反応との共通性および相違点
   2. 金属錯体および半導体光触媒を用いる二酸化炭素の還元
      1. 高効率・高選択的二酸化炭素還元のための金属錯体設計指針
      2. 高効率・高選択的二酸化炭素還元のための半導体設計指針
      3. 研究開発の現状と課題
      4. 金属錯体－半導体ハイブリッド系による二酸化炭素還元
4. 人工光合成系の実験方法および評価における注意点
   1. 水分解反応の実験装置および評価法
   2. 二酸化炭素還元反応の実験装置および評価法
   3. 反応効率の算出法と注意点
5. 人工光合成研究における研究進展のまとめ・課題・今後の展望

＜質疑応答＞

▽過去の同講師セミナー受講者の声（アンケートより）
「実験方法や“ここでしか聴けない話”があって大変有益だった」（医薬品）
「人工光合成についてよく理解することができた」（太陽電池研究）
「分野外の私でも問題なく受講できた」（鉄鋼）
「人工光合成の情報収集や研究動向を知りたくて受講。満足です」（電池材料開発）
「研究テーマ検討のため受講。大変興味深いお話をありがとうございます」（電力研究）
「個別質問にも答えていただきありがとうございました」（電子材料の研究開発）
「専門外だが新規技術調査の一環で参加。有益でした」（電子デバイス研究開発）

セミナー講師

京都大学 大学院工学研究科物質エネルギー化学専攻
触媒機能化学分野　教授 博士（理学） 阿部 竜 先生

2001年、東京工業大学博士課程修了（博士（理学））。その後、産業技術総合研究所研究員、北海道大学触媒化学研究センター准教授を経て、2012年より京都大学。

2001年3月 東京工業大学大学院総合理工学研究科物質電子化学専攻博士課程修了 博士（理学）
2001年4月 独立行政法人産業技術総合研究所・博士研究員
2002年4月 独立行政法人産業技術総合研究所・研究員
2005年10月 北海道大学触媒化学研究センター・助教授
2005年12月 北海道大学大学院地球環境科学研究科・助教授（兼担）
2007年4月 北海道大学触媒化学研究センター・准教授　
結晶機能化研究クラスター・クラスターリーダー（兼任）
2009年10月 科学技術振興機構さきがけ研究者（兼任）
2011年2月 最先端・次世代研究開発支援プログラム研究者
2012年4月 京都大学大学院工学研究科・教授

▽受賞歴
2003年1月 平成15年度エネルギー学会奨励賞
2003年2月 2003年度太陽エネルギー国際会議最優秀論文賞
2008年3月 日本化学会進歩賞
2019年９月　光化学協会賞
2019年１１月　きょうと地域力アップ貢献事業者表彰
2020年11月　総務省2020年度「異能vation」プログラム「ジェネレーションアワード部門企業特別賞」

セミナー受講料

【オンラインセミナー（見逃し視聴なし）】1名41,800円(税込（消費税10％）、資料付)
　＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき30,800円

【オンラインセミナー（見逃し視聴あり）】1名47,300円(税込（消費税10％）、資料付)
　＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき36,300円

＊学校法人割引；学生、教員のご参加は受講料50％割引。

受講について

※本講座は、お手許のPCやタブレット等で受講できるオンラインセミナーです。

配布資料・講師への質問等について

• 配布資料はPDF等のデータで送付予定です。受取方法はメールでご案内致します。
  （開催1週前～前日までには送付致します）。
  ※準備の都合上、開催1営業日前の12:00までにお申し込みをお願い致します。
  （土、日、祝日は営業日としてカウント致しません。）
• 当日、可能な範囲で質疑応答も対応致します。
  （全ての質問にお答えできない可能性もございますので、予めご容赦ください。）
• 本講座で使用する資料や配信動画は著作物であり、
  無断での録音・録画・複写・転載・配布・上映・販売等を禁止致します。

下記ご確認の上、お申込み下さい

• PCもしくはタブレット・スマートフォンとネットワーク環境をご準備下さい。
• ご受講にあたり、環境の確認をお願いしております（20Mbbs以上の回線をご用意下さい）。
  各ご利用ツール別の動作確認の上、お申し込み下さい。
• 開催が近くなりましたら、当日の流れ及び視聴用のURL等をメールにてご連絡致します。

Zoomを使用したオンラインセミナーとなります

• ご受講にあたり、環境の確認をお願いしております。
  お手数ですが下記公式サイトからZoomが問題なく使えるかどうか、ご確認下さい。
  → 確認はこちら
  ※Skype／Teams／LINEなど別のミーティングアプリが起動していると、Zoomでカメラ・マイクが使えない事があります。お手数ですがこれらのツールはいったん閉じてお試し下さい。
• Zoomアプリのインストール、Zoomへのサインアップをせずブラウザからの参加も可能です。
  ※一部のブラウザは音声（音声参加ができない）が聞こえない場合があります。
  　必ずテストサイトからチェック下さい。
  　対応ブラウザーについて(公式) ;
  　「コンピューターのオーディオに参加」に対応してないものは音声が聞こえません。

申込み時に（見逃し視聴有り）を選択された方は、見逃し視聴が可能です

• 開催5営業日以内に録画動画の配信を行います（一部、編集加工します）。
• 視聴可能期間は配信開始から1週間です。
  セミナーを復習したい方、当日の受講が難しい方、期間内であれば動画を何度も視聴できます。
  尚、閲覧用のURLはメールにてご連絡致します。
  ※万一、見逃し視聴の提供ができなくなった場合、
  （見逃し視聴有り）の方の受講料は（見逃し視聴無し）の受講料に準じますので、ご了承下さい。
  →こちらから問題なく視聴できるかご確認下さい（テスト視聴動画へ）パスワード「123456」