1: 2014/08/02(土) 02:26:56.52 ID:???.net
可視光でアンモニア人工光合成に成功
掲載日:2014年7月31日

空気中の窒素を固定して、アンモニアを可視光で合成する新しい人工光合成に、北海道大学電子科学研究所の三澤弘明教授と上野貢生(こうせい)准教授、押切友也助教らの研究グループが成功した。可視光を含む幅広い波長域の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる酸化物半導体基板に金ナノ微粒子を配置した光電極で、この新しい人工光合成を実現した。

アンモニアは水素よりエネルギー密度が高く、将来のエネルギーキャリアとして注目されており、アンモニアの人工光合成には大きな可能性がある。7月 17 日付のドイツ化学会誌Angewandte Chemie International Edition のオンライン版に発表した。同じ研究グループは金微粒子などで水の光分解、水素と酸素の発生にも成功し、7月2日付の同誌に発表した。
いずれも、可視光による人工光合成に道を開く重要な成果として注目されている。

半導体の光触媒として現在広く使われている酸化チタンは、太陽光の中に5%程度含まれる紫外線しか利用できない弱点がある。北大の三澤弘明教授らは、光と金属表面の自由電子の集団運動が共鳴するプラズモン共鳴現象が起きる金微粒子に着目して、化学反応の触媒としての活用を研究してきた。

酸化物半導体のチタン酸ストロンチウムの単結晶基板上に、光を捉えるアンテナ構造として髪の毛の太さの 1000 分の1程度のサイズの金のナノ微粒子(平均粒径50nm 程度)を高密度に配置し、その背面に窒素をアンモニアへ変換する助触媒としてルテニウムの微粒子を配置した電極を作った。

続きはソースで

図. 光照射に基づいて金ナノ微粒子構造から基板のチタン酸ストロンチウム、ルテニウム
への電子移動と窒素の還元に基づいてアンモニアが発生する様子を記した模式図
http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/140731_img1_w500.jpg

グラフ. アンモニア合成の量子収率(棒グラフ)とプラズモン共鳴効率(青線)の波長依存性
http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/140731_img2_w500.jpg

ソース:サイエンスポータル(2014年7月31日)
可視光でアンモニア人工光合成に成功
http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/2014/07/20140731_02.html

原論文:Angewandte Chemie International Edition
Yuqing Zhong, et al. Plasmon-Assisted Water Splitting Using Two Sides of the Same...
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201404926/abstract
Tomoya Oshikiri, et al. Plasmon-Induced Ammonia Synthesis through Nitrogen...
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201404748/abstract

プレスリリース:北海道大学
可視光を用いて空気中の窒素をアンモニアに変換する人工光合成の開発に成功(7月29日)
http://www.hokudai.ac.jp/news/140729_pr_es.pdf (PDF)
全可視光の利用と発生した水素・酸素の分離を同時に可能にする人工光合成システムの開発に成功(7月 9日)
http://www.hokudai.ac.jp/news/140709_pr_es.pdf (PDF)

引用元: 【光化学】可視光でアンモニア人工光合成に成功

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2: 2014/08/02(土) 03:03:29.80 ID:f4aXkSMY.net
アンモニアから水素を生成して燃料とする技術が開発される
http://www.zaikei.co.jp/article/20140701/201888.html

結局水素を作るネタか?

6: 2014/08/02(土) 05:55:10.03 ID:+pkr3PuF.net
>>2
アンモニアを直接エネルギーとして使えるよ。
安く大量に作れれば、だけどね。

3: 2014/08/02(土) 04:08:49.04 ID:Vu/eZraJ.net
おおーーー、これはすごい発見ですね(^_^)

4: 2014/08/02(土) 04:13:02.90 ID:CQLfBQVt.net
ストロンチウムガー

5: 2014/08/02(土) 04:14:10.90 ID:CQLfBQVt.net
アンモニアならいつも生産してるで

9: 2014/08/02(土) 08:48:17.58 ID:WTiRi4Iwh
アンモニアと光合成が結び付いてる、わからん

11: 2014/08/02(土) 09:22:18.81 ID:UXuDhIJ/.net
人工光合成=羊頭狗肉

17: 2014/08/02(土) 11:34:45.03 ID:nsNGFh/n.net
>>11
植物経由でエタノールを作るより、太陽光から直接エタノールを作る方が
実効的な効率が高い。

12: 2014/08/02(土) 09:35:51.06 ID:2++5Y4zF.net
600nmか。普通に凄いな。

13: 2014/08/02(土) 09:43:19.24 ID:gPex9gYa.net
すげーーーーwwwww

15: 2014/08/02(土) 10:34:48.41 ID:a5fxeRfd.net
すげえ
錬金術だ!

空気から爆薬つくった時のような衝撃

16: 2014/08/02(土) 10:43:53.65 ID:JiX40/km.net
なお実用化には・・・

19: 2014/08/02(土) 12:12:06.10 ID:EQBt5sqm.net
アンモニアは発ガン物質ですよ。

20: 2014/08/02(土) 13:07:06.15 ID:DS52HOkP.net
>>19
そもそもガソリンの排気ガスが

21: 2014/08/02(土) 13:18:09.27 ID:3gu0zXXG.net
この技術を日本だけが獲得・維持すれば日本は資源輸出国になれる

日本には10億円出されれば、民族全体の運命を左右する技術でも平然と売り渡す
異常を極める精神を持った、
極超低知能類人猿が
人間のフリして闊歩しているから危険だ

22: 2014/08/02(土) 14:53:35.57 ID:ZRO2PRIH.net
そう祈りたい物だが本当に物になるんだろうなこれ

23: 2014/08/02(土) 15:12:51.36 ID:IzZXuMOt.net
基礎研究段階だからそれはなんとも
現段階じゃレアメタルもいっぱい使ってるしな

24: 2014/08/02(土) 16:03:05.46 ID:B3wAsITu.net
>>1地球が富栄養化してしまうwwwww

今までは光触媒で大気汚染物質を分解ってやってたけど
あれは窒素酸化物の分解というか還元だったが、還元を更に進められたって事になるか

痩せ地の岩山にこれを塗りたくっておけば
麓で窒素分だけは豊かになるのかねえ
カリもリンも無いけど

25: 2014/08/02(土) 22:52:36.34 ID:3LL44UpJ.net
N2 + 8H+ + 8e- + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi

窒素固定って言った方が分かりやすい。

26: 2014/08/02(土) 23:03:48.87 ID:xYSzovzm.net
さまざまなエネルギーの可能性の研究に感謝!

27: 2014/08/02(土) 23:16:00.43 ID:meYTadzq.net
これ何気に大ニュースだと思うんだが、どうしてもっとテレビでやらんのだ?

28: 2014/08/02(土) 23:43:23.83 ID:mkkPlYWA.net
ハーバーボッシュ法はノーベル賞受賞
それどころか工業史を変えるようなインパクトがあったんだよな

29: 2014/08/02(土) 23:50:22.10 ID:NzXsSVxV.net
プラズモンは、核変換まで関係しているみたいだ

30: 2014/08/03(日) 00:30:23.21 ID:nUvJm6b8.net
全く科学的なことがわからん自分に
誰かこれがどう凄いのか、またはそーでもないのか
わかりやすく教えてー

36: 2014/08/03(日) 19:38:01.41 ID:5rh3MHcy.net
>>30
空から金が振ってくるようなもん

38: 2014/08/03(日) 23:08:22.96 ID:jKcowHCm.net
>>30
キューティーハニーの『空中元素固定装置』の窒素だけバージョン作ったった。

33: 2014/08/03(日) 03:42:45.81 ID:9LfRfEv8.net
コスト面で如何よ
小便よりも安く作れるかが?

40: 2014/08/04(月) 18:03:21.41 ID:3Zp5zBmH.net
>>33
普通に考えてハーバーボッシュ法との比較でしょ

34: 2014/08/03(日) 08:56:47.60 ID:SUSG7KjG.net
太陽電池の電力とハーバー・ボッシュ法で合成した方が効率いいという落ちだったりして

37: 2014/08/03(日) 20:45:08.45 ID:pZOicqGJ.net
小便を分解して作った方が簡単だろうけど
今回のは空気中の窒素からアンモニアを合成するって話
これが難しいんだよな

43: 2014/08/04(月) 21:08:52.09 ID:7iKpEtJG.net
空気中の窒素固定はマメ科根粒菌と生物で習った記憶がある。
東大で研究してたような気がするが。

48: 2014/08/05(火) 12:24:42.22 ID:0WT/VJ65.net
>>43
根粒菌が起こしている化学反応を何とかリアルタイムで観察できないものかな

44: 2014/08/05(火) 09:38:50.10 ID:zo0ufmcf.net
アンモニアは内燃機関の燃料に出来る

45: 2014/08/05(火) 09:43:03.46 ID:zo0ufmcf.net
ああそうか
「燃料に出来るからどうした?」
とか言われそうだな

4NH3 + 3O2 => 2N2 + 6H2O

一見窒素酸化物ができそうだけど、うまく燃焼させれば出来ず
しかもCO2が発生しない

50: 2014/08/05(火) 20:54:18.04 ID:iVS89Kqy.net
>>45
X-15がアンモニアを燃料にしてたっけ
オクタン価も130ぐらいで性能いいんだよね
ただ毒性高いからガソリンみたいに手軽に扱えないのが欠点

46: 2014/08/05(火) 10:00:03.98 ID:m9R3Gauu.net
水素より貯蔵しやすい
作りすぎても肥料にすればいい

パーフェクトではないか

47: 2014/08/05(火) 10:07:03.29 ID:UqxB/WL7.net
冷却設備の冷媒にも出来るねw

49: 2014/08/05(火) 20:12:09.99 ID:8J517r4s.net
金微粒子は電子の励起だけ?
オワコン色素増感太陽電池にも光が見えそうだな

31: 2014/08/03(日) 01:14:37.29 ID:QrxWmXJs.net
むむ、この研究は匂うな