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摘 要：研究小组开发了一种用于CO2转化的不含贵金属或稀有金属的新型固体光催化剂，通过使用这种由具有铅-硫键的配位聚合物组成的可见光响应型固体光催化剂，在暴露于可见光时以世界最高水平的性能还原CO2，并将其转化为可用于生成和储存氢气的甲酸。通过促进CO2转化和清洁能源的使用，为实现脱碳社会开辟道路。
关键字：新型固体光催化剂、高性能光催化剂、KGF-9、CO2转化、甲酸、人工光合作用
研究小组开发了一种由具有铅-硫键的配位聚合物组成的可见光响应型固体光催化剂，作为一种不使用贵金属或稀有金属的催化剂，它以前所未有的高效率成功地将CO2转化为甲酸。
为了实现利用光能将CO2转化为有用化学物质的“人工光合作用”，到目前为止，人们已经对使用各种固体和分子的光催化剂进行了许多研究。然而，其中大多使用了贵金属或稀有金属，从资源限制和成本的角度出发，需要开发出一种由通用元素制成的固体光催化剂。
研究小组以通用元素铅为中心金属，着眼于在具有硫-铅无限键的配位聚合物，并将它们用作CO2转化用固体光催化剂。结果表明，通过照射可见光，成功地以超过99%的高选择性将CO2转化为可用于储氢的甲酸。此外，在不使用贵金属或稀有金属的情况下将CO2转化为甲酸的单组分固体光催化剂中，该催化剂表现出最高的表观量子产率。
该研究结果有望为不使用贵金属或稀有金属的CO2转化用固体光催化剂的新型材料设计提供指南，并为实现脱碳社会开辟道路。
植物利用光能进行光合作用，从CO2和水中产生氧气和碳水化合物，而使用将光能转化为化学能的光催化剂来人工进行部分光合作用的“人工光合作用”技术具有减少CO2排放并将其变为资源的效果，因此作为脱碳的基础技术备受关注。
在这种人工光合作用中发挥着重要作用的是将CO2转化为有用化学物质的固体光催化剂。一般来说，固体催化剂难以选择性地只进行目标反应，但反应后通过过滤等可以很容易地分离和回收催化剂。因此，产物易于分离，催化剂能够循环使用，实用性优异。
尤其从“有效利用可再生能源”的观点出发，人们希望能够有效利用约占太阳光一半的可见光，并且一直在进行相关的开发。然而，迄今为止开发的大多数可见光响应型CO2转化用光催化剂系统都需要钌和银等稀有金属或贵金属，因此使用廉价且大量可用的通用元素的固体光催化剂的开发备受期待。
金属离子等与其周围空间结合的非金属离子等配体共同组成的物质被称为络合物；由金属离子和具有多个结合位点的高分子配体构成络合物，再进行空间上的连续组合，被称为配位聚合物。配位聚合物根据其中所含的金属离子和配体的组合表现出各种性质，并且还被用作特殊催化剂。此外，一些配位聚合物具有较大的比表面积，被用作高活性催化剂。因此，研究小组决定开发一种使用这种配位聚合物的光催化剂。