要点
➤氨被认为是最适合用作可再生能源的能量载体的物质之一，但是目前其需要大量氢气作为原料，通过高温高压工艺合成。人们一直期待能开发出一种可以在室温常压下利用廉价原料合成氨的光催化技术。
➤本研究成功开发出一种光催化技术，可在常温常压下，利用太阳能进行氨合成且表现出最高水平的氨合成性能。
➤开发出一种光催化技术，通过对悬浮在“海水”中的氯氧化铋半导体进行光照，将水作为电子源，从氮气中高效合成氨。
➤有望制造出一种以海水为原料合成氨的小型制氨装置。
概要
由大阪大学太阳能化学研究中心的白石康浩副教授和平井隆之教授等组成的研究小组开发出一种光催化技术，可以在常温常压下，以海水和氮气为原料，通过光照合成氨，且表现出极高的氨合成活性。
氨作为化肥原料中的一种，是重要的化学物质，近年来，其作为能够储存和运输可再生能源的能量载体※1也备受关注。传统的氨合成是在极高的氢气压力和高温下进行的，与之相比，在光催化※2反应中，利用太阳能从水和氮气中制造氨(1/2N２+3/2H２O→NH３+3/4O２)的方法在理论上是可行的，且有望成为一种节能工艺。但是，普通的光催化剂难以催化水的四电子氧化(2H２O→O２+4H++4e-)和氮的六电子还原(N２+6H++6e–→2NH３)，因此需要开发一种新的反应技术。
该研究小组开发出一种高效光催化剂技术，通过在氯氧化铋半导体上形成表面氧空位制造出一种BiOCl-OVs催化剂（图1）并使其悬浮于含氯离子（Cl-）的水溶液（如海水）中，当在水溶液中通过氮气并进行太阳光照射时，太阳能转化效率※3可达到0.05%以上，其氨合成的效率与一般植物的自然光合作用（~0.1％）相当（图2）。
由于金属氯氧化物半导体易于合成，因此通过应用该技术，有望生产高活性的氨合成光催化剂，并利用海水这一丰富的自然资源进行人工光合作用反应。