京都大学研究生院工学研究科的中田明伸讲师、硕士生（研究时）石原弘太郎、阿部竜教授等人的研究团队与大阪大学的佐伯昭纪教授、冈山大学的山方启教授合作，成功开发出内置高效驱动二氧化碳转化的络合物催化剂的有机高分子光催化剂。相关研究成果已发表在《Journal of the American Chemical Society》上。
目前，模仿植物光合作用、利用光能转化二氧化碳的高效光催化的研发备受期待。反应量子产率（光反应效率指标之一）已超过30%，在相对高效率的CO₂转化用光催化剂中，钌、铼等稀有金属常被用作光吸收部位。
研究团队从多种共轭体系有机分子骨架中，选取适合作为供体、π间隔基、受体的3种组合，按适当序列连接，并在受体部位引入金属络合物构成的反应中心，从而开发出效率远超既往体系的高效光催化剂。通过控制各连接有机单元间的能级差，形成天然光合作用也采用的多阶段能量梯度，确立了无需依赖电极或导线、可在光催化材料内部自发形成电荷分离状态的设计准则。
超高速光谱测量和理论计算已证实：光吸收产生的激发电子可快速迁移至反应中心，形成优异的电荷分离状态。通过优化光催化结构，以碳、氮、氢、氧、硫构成的有机高分子作为光吸收部位的光催化剂，在可见光照射下实现CO₂转化的最大量子产率达32.2％，并成功生成0.48摩尔/升的高浓度甲酸。该反应量子产率较既往双单元连接体系提升了18倍，创下迄今报道的仅靠有机分子骨架光吸收驱动CO₂还原光催化反应的最高值。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Journal of the American Chemical Society
论文：Molecular-Level Tailoring of Energy Structure in Ternary Conjugated Polymers with a Built-in Ru-Complex Catalyst for Efficient CO₂ Reduction Photocatalysis
DOI：10.1021/jacs.5c04222
