日本東京工業大學的長井圭治副教授與金澤大學的桑原貴之副教授（故）、高橋光信教授和辛川誠副教授等人組成的研究小組，透過物理可用能方式剝離不含過渡金屬的有機薄膜光伏電池（OPV）的陽極，並添加觸媒，成功將其變成了高效率的光觸媒。
目前使用的氧化鈦光觸媒只對紫外線有反應，因此東京工業大學的研究小組一直在利用不含任何過渡金屬的有機材料，開發能對可見光作出反應的光觸媒。本研究利用金澤大學開發的倒置型有機薄膜光伏電池，剝離陽極，並在其表面蒸鍍藍色色料——有機材料酞青素，成功獲得了具備強氧化能力的光觸媒。
研究小組此次以獨創的新方法製作的光觸媒能夠在可見光的照射下高效引發光氧化反應，有助於設計具備全新用途的新型光觸媒。
相關成果已於2019年10月1日發表在英國皇家化學學會的簡報期刊《化學通訊》的網路版上。
研究小組發現，利用有機材料酞青素的p型半導體與n型半導體的pn結可以作爲光觸媒使用，最近十多年一直在推進相關研究。近年來，隨着歐洲的研究團隊也全面涉足該領域，東京工業大學的長井副教授開發了能進一步降低成本的批量生產法，並向企業實施了技術移轉。
另一方面，金澤大學開發了倒置型有機薄膜光伏電池，並推進了社會應用試驗。這種光伏電池可以在空氣環境製造，無需封裝即可穩定工作，與以往的光伏電池相比，特點是能大幅降低材料成本和製造成本，而且重量輕、毒性低。
此次的研究融合了這兩項技術，成功獲得了巨大的氧化電位增益。具體方法是，對倒置型有機薄膜光伏電池的單側電極陽極進行物理可用能剝離，並在其表面蒸鍍8nm的酞青素。由此獲得了氧化能力大於普通pn結的有機光觸媒。經實驗應答，這種有機光觸媒針對銀-氯化銀參比電極，在-0.35V這個通常難以發生氧化反應的負電位也能發生氧化反應。由於是以光伏電池骨架爲基礎材料，發生了單向電子運輸。因此，表面僅發生氧化反應。
圖1：倒置型有機薄膜光伏電池（左）和此次採用的光催化電極（右）
圖2：採用此次開發的有機光觸媒的有機分子（硫醇）的氧化反應電流電位曲線。未蒸鍍酞青素時（左圖），無論是否有光照射都不會發生氧化反應。蒸鍍酞青素後（右圖），照射可見光從-0.35V（銀-氯化銀電極標準）開始觀測到硫醇氧化。
論文資訊
發表期刊：《化學通訊》
論文題目：High performance photoanodic catalyst prepared from an active organic photovoltaic cell - high potential gain from visible light
DOI :10.1039/c9cc04759j
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
