過酸化水素生成反応を駆動する
Metal-Organic Framework
光触媒の開発Development of Metal-Organic Frameworks
for Photocatalytic Hydrogen Peroxide Production

近 藤 吉史大阪大学産業科学研究所（助教）

山 下 弘巳大阪大学大学院工学研究科マテリアル生産科学専攻（教授）

Yoshifumi Kondo

Hiromi Yamashita

SANKEN, Osaka University (Assistant Professor)

Division of Materials and Manufacturing Science, Graduate School of Engineering, Osaka University (Professor)

光触媒

はじめに

Metal-Organic Framework

01

過酸化水素

H 2O 2製造とH 2O 2燃料電池を組み合わせた持続可能なエネルギーシステムを構築することが可能である（図1）。

カーボンニュートラルの達成を目指す現代社会において、再生可能エネルギーを利用した持続・安定的な生産技術の構築は喫緊の課題である。再生可能エネルギーの一つである太陽光エネ
ルギーは、恒久的かつ膨大な量が地球上に降り注ぎ、地理的制約がないという特出した利点がある一方で、悪天候や夜間に利用できないなどの時間的な制約を伴っている。そのため、現在検討・実施されている太陽光発電と蓄電池との併用だけに留まらない太陽光エネルギーの貯蔵を目的とした新たな変換プロセスの開拓が切望されている。その一つとして、光触媒を用いて太陽光図1 太陽光によるH2O2製造とH2O2燃料電池による持続可能なエネルギーシステム

エネルギーを化学エネルギーに変換する人工光合成が注目されている。近年、特に水からの水素生成に関する光触媒研究が多数

H2O2生成を駆動させる光触媒としては、酸化チタンやバナジン報告されている。
しかし、水素は常温常圧で気体であり、安全性酸ビスマスなどの酸化物半導体だけでなく、グラファイト状窒化の観点から高エネルギー密度での常温常圧下での取り扱いは困や有機高分子などの有機半導体や金属有機錯体
炭素（g -C3N4）難である。そのため、前述の条件下で高い体積エネルギー密度

しかし、依然として等、これまで様々な材料が検討されている3–5)。

を持ち、貯蔵・輸送・利用が容易な燃料の利用が望まれる。

H 2O 2生成量は低く、さらなる高活性化が求められている。その筆者らは、この条件を満たす燃料として、過酸化水素（H 2O 2）ためには、光吸収特性の向上、励起電子-正孔の再結合の抑制、に着目している。H 2O 2は常温常圧で液体であるため、高エネル反応点への電子移動の促進、電子供与剤フリーの反応系の構築ギー密度かつ簡便な貯蔵・運搬・利用を両立することができる。まなどの光化学的物性に加え、酸素還元反応や水の酸化反応におた、H2O2は燃料電池を用いることで、電気エネルギーを取り出すけるH2O2生成選択性を向上させる必要がある2)。H2O2生成反応ことが可能である。H2O2燃料電池は、水素の二室型燃料電池ににおける大きな課題は、生成物であるH2O2が反応中に分解して匹敵する出力電圧（1.09 V）を有し、隔膜の不要な一室型燃料電しまうことである。実例を挙げれば、酸化チタンを用いたH2O2生池であるため、省コスト・コンパクト化が期待されている1)。H2O2成反応では、生成したH2O2の大部分は水へと分解されてしまうは、地球に豊富に存在する酸素の二電子還元反応や水の二電子ため、H2O2選択性は最大でも 33%に留まっている2)。そのため、酸化反応により、光触媒を用いて合成できる2)。そのため、地球にH 2O2生成反応において、光触媒的特性の改善によるH2O2生成

豊富に存在する酸素と水、太陽光エネルギーを利用することで、量の向上のみならず、H2O2と光触媒との反応による分解を低減

14

THE CHEMICAL TIMESする光触媒の材料探索・設計、反応場の制御が強く求められている。
筆者らはH 2O 2生成反応を駆動する光触媒材料として、金属有機構造体（Metal–Organic Framework: MOF）と呼ばれる材有機リンカー・助触媒をデザインした
MOF光触媒によるH2O2生成02

酸化チタンに代表される酸化物半導体の多くは、H 2O 2生成反料群に注目している。MOF は金属酸化物クラスターと有機リン応を紫外光照射下でしか駆動できないという課題を潜在的に抱カーが二次元もしくは三次元的に配位することによって構築さえている。筆者らはMOFの光学特性とMOFの光吸収サイトで6, 7)。
れる、無機–有機ハイブリッド型の多孔質材料である（図2a）

ある有機リンカーとの関係に着目した6)。テレフタレート系のリン

MOFは均一な骨格構造に基づく、高い比表面積や多くの露出カーを有するMOFでは、MOFの光吸収特性は有機リンカーに活性サイトを有している。また、MOFのナノ細孔空間には単原修飾された官能基のハメット則と線形相関があることが知られて子触媒やナノ粒子を安定的に固定できる6, 8)。さらに、MOFの無いる2)。例えば、MIL-125 と呼ばれるTi-MOFの場合、2-アミノテ機部位や有機部位を適切に組み合わせることで、細孔構造や物レフタレートのように、有機リンカーに電子供与性の高いアミノ理化学的特性を容易に制御可能である。このデザイン性の高さ基を付加すると、MOFの光吸収領域が紫外域のみから可視域へがMOFの魅力を高めている所以であり、MOFは高度な制御・設拡張される（図3a）。筆者らは、この可視光応答性を有するアミノ計を実現する有力な材料候補として期待されている。筆者らは、基修飾Ti-MOF ( MIL-125-NH2 ) を光触媒として用いることで、このようなMOFの際限のない機能拡張性を活用し、H 2O 2生成（図世界で初めてMOFを光触媒としたH 2O 2生成系を報告した

反応を指向したMOF光触媒の開発や反応場の開拓に取り組ん

10)。MIL-125-NH2の推定反応機構を図3cに示す。MIL-1253b）2, 9)。本稿では、筆者らが取り組んだMOFの光触媒でいる（図2b）

リンカー部位で光励起が生じ、励起NH2に可視光を照射すると、的H2O2生成反応系の構築からMOF光触媒の構造設計、疎水性電子と正孔が生成される。励起電子は有機リンカーからクラスMOFを用いた二相反応場への応用検討について紹介する。

ターへと移動し、クラスターの金属種であるTi4+をTi3+に還元する。このような有機リンカーからクラスターへの電子移動は通称

図2 (a) MOFの構成要素。(b) H2O2生成反応を駆動するMOF光触媒の材料設計の概略図。

15

特集

光触媒

Linker-to-Metal Charge Transfer（LMCT）と呼ばれている。

すなわち、式2-2の不均化反応をより効率的に進行させること

LMCT後、リンカー部位に存在する正孔は酸化反応に利用され、で、式2-4の分解反応を抑制できる。筆者らは、MIL-125-NH2にクラスターへ移動した励起電子は酸素を一電子還元しスーパーナノ粒子を担持することで、O2·-の不均化ニッケル酸化物（NiOx）を生成する。生成したO2·-の不均オキシドラジカルアニオン（O2·-）

過程（式2-2）が促進され、H2O2生成量が大幅に向上することを化反応を経て、H2O2が生成する。

見出した10)。本手法では、NiOxという安価な金属酸化物を用いた

上記の研究より、MIL-125-NH2を光触媒として用いることで、簡便な方法で、O2·-種の反応性を制御し、90%を超える高い選択酸素還元によりH2O2が生成することが明らかとなった。そこで、性でH2O2を得ることができる。光触媒的に酸素をO2·-に還元できH 2O 2生成量のさらなる向上を目指し、①反応機構と②MOF光る光触媒は酸化チタンやルテニウム錯体をはじめとして非常に吸収特性の二つの観点からMIL-125-NH2光触媒の高活性化の多く存在するため、本研究で得られた知見はH2O2生成反応を駆検討を行った10–12)。まず、図3cに示すようにMIL-125-NH2を光触動する光触媒一般に広く応用できると考えられる。

媒として用いた場合、酸素の一電子還元を介した逐次的な酸素また、MOFの有機リンカーをチューニングすることによって、光（式2-1, 2-2）。の二電子還元反応により、H2O2が生成する吸収特性をさらに向上させることが可能である。実際には、ピレン基を有するようなπ共役の大きい有機リンカーのMOF構造内への導入や、有機リンカーのアミノ基にπ共役性の高い分子を共有結合させることにより、光吸収特性を高め、H2O2生成量を大幅に向上させることに成功している11, 12)。以上の研究から、MOFを用いたH2O2生成系の構築と有機リンカーのチューニングによる更なる高活性化を実現した。

逐次的な酸素の二電子還元反応を経る場合、直接的な酸素の二電子還元反応（式2-3）とは異なり、不均化反応の進行のしやすさがH2O2生成量に大きく影響する。これは中間生成物である反応性の高いO2·-とH2O2が反応し、H2O2が分解されることに起因する（式2-4）。

リンカー構造欠陥をデザインした
MOF光触媒によるH2O2生成

03

MOF材料においても、酸化物半導体光触媒のように構造欠陥を導入することによって光触媒活性を向上させることができる
13, 14)。筆者らは、MOFの構造欠陥の一種である有機リンカーが欠落した「リンカー欠陥」に着目した（図4a）。
リンカー欠陥導入法

図3 (a) Ti系MOF ( MIL-125 ) の有機リンカーと光吸収特性の関係。
(b) MIL-125-NH2を用いた光触媒的H2O2生成反応の概略図。
(c) MIL-125-NH2でのH2O2生成反応の推定反応機構の概略図。

16

THE CHEMICAL TIMESの一つとして、MOFのソルボサーマル合成時に酢酸等のカルボ陥導入量と光触媒活性が火山型序列を示した理由としては、リンン酸を添加する手法が知られている。本手法は、ソルボサーマル

カー欠陥の導入による光吸収サイトの有機リンカー量が低下し合成時の有機リンカーとカルボン酸のクラスターへの配位に対たことに由来する負の側面の影響だと考えられる。

する競合反応を利用しており、カルボン酸の添加量で欠陥導入さらに興味深いことにリンカー欠陥を導入することによって、反量を制御することができる。筆者らも酢酸を添加剤とした本手法

応速度が向上するだけではなく、Hf-MOFのH2O2分解能が低下を用いて、Zr-MOFやHf-MOFにリンカー欠陥を導入した。
リンしていることが分かった（図4c）。リンカー欠陥によるH 2O 2分解カー欠陥の導入により、H2O2生成反応が大きく促進され、特に約抑制は、①MOF内部の疎水性の向上によるH2O2の拡散性の促17%のリンカー欠陥導入量でH2O2生成量が最大値を示すこと

進と②金属酸化物クラスターとH2O2との反応性の低下によるたが明らかになった
（図4b）

。

13, 14)めであることが明らかとなった。つまり、リンカー欠陥はMOFのこのH2O2生成量の向上は光触媒的なH2O2生成の促進に加え、光化学特性のみならず、表面化学特性の改質からも、H2O2生成（図生成したH 2O 2の分解の抑制によるものであると考えられる量向上に寄与している。

4c, d）。
リンカー欠陥導入によるMOFの光触媒特性の向上要因

本触媒（Hf-MOF）
は水に対する高い安定性を示すため、酸素とは、実証例の少なさから、未解明なところが多い。現在Zr-MOF

水からのH2O2生成反応への利用を試みた。本触媒をより高活性で報告されている光触媒活性の向上要因の一つは、有機リン化するために、Ni単原子助触媒の担持を施した。図4eにリンカーカーからクラスターへの電子移動（LMCT）促進による光励起種欠陥やNi助触媒担持の有無の異なる4種類の触媒を用いた酸素の長寿命化と推定されている。
しかし、Hf-MOFの場合では、
リ

リンカー欠陥導入とNi助と水からのH2O2生成反応結果を示す。

ンカー欠陥導入後もLMCTは誘起されず、励起電子は有機リン触媒の担持を組み合わせることで、相乗効果が発現し、H 2O 2生カーに局在化しており、前述の活性向上理由では説明がつかな成量が飛躍的に向上した。担持したNi単原子助触媒は、MOFでかった 。筆者らの研究より、Hf-MOFの光触媒活性が向上した

生成した正孔がNi助触媒へ流れることによる電荷分離効果と、要因は、リンカー欠陥導入後、Hf-MOFの構造強直性が向上し、Ni助触媒での水の酸化反応における高選択的なH2O2選択性を有機リンカーの非放射性緩和過程が抑制されたためであることもたらすことが分かった。以上から、構造欠陥によるH2O2生成量が分かった。以上の結果は、リンカー欠陥がHf-MOF内部での電向上と光触媒活性向上要因を解明し、さらに最適な助触媒の担荷分離を促進するのではなく、光触媒サイトである有機リンカー持を組み合わせることによって、欠陥導入MOF光触媒の高機能部位を活性化することを意味し、これまでにない新たな活性向上化を実現した。

14)因子を提案するものである。一方、図4bで示すようにリンカー欠

図4 (a) リンカー欠陥が導入されたMOFの概念図。Hf-MOFにおけるベンジルアルコールを電子源とした酸素還元によるH2O2生成反応での可視光照射1時間当たりでの(b) H2O2生成速度と(c) ベンズアルデヒド生成速度。(d) 欠陥導入Hf-MOFでのH2O2分解速度。
(e) Hf-MOFへの 欠陥導入とNi助触媒によるH2O2生成量の向上。

17特集

光触媒

金属酸化物クラスターをデザインした
MOF光触媒によるH2O2生成04

101-NH 2 のルイス酸点が酸素還元反応を促進したため、AlMIL-101-NH2はAL-MIL-53-NH2よりも優れた活性を示したと考えられる。特に、Al-MIL-101-NH2を用いた場合、酸化生成物生成したH2O2の分解抑制は、H2O2生成量の向上に非常に大きに対するH2O2の割合が91%という既存のMOF光触媒のH2O2く寄与する。実際に既存のMOF光触媒では、生成したH 2O 2の選択性を凌駕する値を示した（図5d）。H2O2分解反応試験でAl-

うち7割以上のH2O2は、反応中に分解してしまっていた2)。MOF

MIL-101-NH 2とH 2O 2を共存させてもH 2O 2の分解がほとんど光触媒において、H2O2はMOFの酸化物クラスター上で分解さみられなかったことを踏まえると、Al-MIL-101-NH2の極めて低れる。そこで筆者らは、H 2O 2と反応しにくいクラスター金属種

いH2O2との反応性により、非常に高いH2O2選択性を示したと考の最適化を行った。その結果、Al-MOFが非常に低いH2O2分解えられる。つまり、MOFの金属酸化物クラスターの金属種の最特性を有することが分かったため（図5a）、H 2O 2生成反応への適化やルイス酸点の付与によって、H2O2生成量を向上させるこ（AlAl-MOFの利用を検討した 。3種類のアミン修飾Al-MOFとが可能であることが示された。Al-MOFでさらに高活性な触を用いて酸素還MIL-101-NH2とAl-MIL-53-NH 2、Al-CAU-1）

媒を開発するためには、光励起電子や正孔の長寿命化が求めら

15)

元による可視光照射下でのH2O2生成反応を行った。図5bにAl-れる。
しかし、Alクラスターの難還元性から、LMCTのようなリンMOFを用いた可視光照射4時間後のH 2O 2生成量を示す。Al-

カー・クラスター間の電子移動を利用することはできない。そのMIL-101-NH 2やAl-MIL-53-NH 2ではH 2O 2の生成が確認されため、Al-MOFのようなMOFではMOF骨格内に2種類の有機リた一方で、Al-CAU-1ではH 2O2が生成されなかった。これはAl-ンカーを組み込み、有機リンカー間のエネルギー移動を活用す

MIL-101-NH2やAl-MIL-53-NH2では伝導帯下端が酸素の一電ることで、さらなる高活性化が可能である16)。

子還元電位を満たしていたのに対し、Al-CAU-1では満たしていなかったことに起因すると考えられる（図5b）。つまり、MOFのトポロジーは、光吸収特性や電子構造に大きく影響を与えている。
興味深いことに、Al-MIL-101-NH2とAl-MIL-53-NH2は似た電子構造を取るにも関わらず、Al-MIL-101-NH2のH2O2生成量が水相/油相から構成される二相反応系と疎水性MOF光触媒によるH2O2生成

05

Al-MIL-53-NH2の約13.5倍高い値を示した。また、Al-MIL-101-前章までの単一相を用いた反応系では、生成したH 2O 2と犠牲NH2のクラスターに存在するルイス酸点が酸素への電子移動を的還元剤であるアルコール、その酸化生成物が同一相に存在し、促進させていることが実験より明らかになった。つまり、Al-MIL-（図6a）。
生成物であるH 2O 2のみを抽出することが困難である

図5 (a) Al-MIL-101-NH2によるH2O2分解挙動。(b) Al-MOFでの可視光（λ > 420 nm）
照射1時間当たりのH2O2生成速度の比較。
(c) Al-MOFの推定バンド構造。(d) 酸素の還元生成物におけるH2O2の選択率のMOF光触媒での比較。

18

THE CHEMICAL TIMES
さらに生成したH2O2がMOFと反応して分解することによって、H2O2のみを選択的に水相へ分離することに成功した。図6cに示H2O2収率が低下することも懸念される17)。そこで、前章で犠牲的すように有機リンカーをアルキル化した疎水化MOFを用いるこ還元剤として用いていたベンジルアルコールが非極性溶媒であとで、親水性MOFに比べてH 2O 2生成速度が約4倍向上するこり、極性分子であるH2O2の溶解度が非常に低いことに着目し、水とが分かった。図6dに二相反応系での推定反応メカニズムを示相と油相の二相構造の反応系を着想した。本章では、生成物であす。光照射によりMOF内で生成した励起電子が酸素を一電子還るH2O2が自発的な分離と生成量の向上を目的とした水とベンジ元し、O 2·-を生成する。生成したO 2·-は素早く水相に輸送され、水ルアルコールの二相から構成される新規触媒系の開発について

MOFで生相での不均化反応により、H2O2へと変換される。一方、紹介する。

じた正孔は油相に存在するベンジルアルコールを酸化し、ベンズまず、MOFを油相に選択的に分散させるために、MOF合成アルデヒドを生成する酸化反応に利用される。疎水化MOFを用後にアルキル基を修飾する手法を用いてMOFの疎水化を行っいた場合、疎水性MOFは油相、生成したH2O2は水相に存在し、た。具体的には、MIL-125-NH2内の有機リンカーにあるアミノ基両者が空間的に分離されるため、H2O2分解反応が大幅に抑制さとカルボン酸の脱水反応によって、MOFにアルキル基（-NH 2）れ、H2O2生成量が飛躍的に向上したと考えられる。

を導入した。アルキル基修飾により、MOFの水に対する接触角興味深いことに、本手法では水相の量やpH条件を最適化するが30°から124°へと大きく変化し、アルキル基修飾後のMOFことによって、さらにH2O2生成量を向上させることができる。水は疎水性を発現した。MOFを水とベンジルアルコールから構相の液量は生成されるH2O2の量に影響しないため、水相の液量成される二相反応系に分散させた結果を図6bに示す 。親水を低下させることにより、水相にH2O2を濃縮することが可能であ17)性MOFの場合は極性溶媒である水相（上層）に分散するのに対る。さらに、水相のpHを下げることや塩化ナトリウム水溶液を水し、疎水性MOFでは非極性溶媒である油相（下層：ベンジルアル相に用いることによって、H2O2の安定化やO2・-の不均化が促進さコール相）に分散した。この反応系を用いて、酸素雰囲気・可視れ、H2O2濃度が上昇することが分かった。特に、pH < 1.0という光照射下でのH2O2生成反応を行ったところ、H2O2は水相に、ベ通常Ti-MOFが崩壊する強酸性条件でも、二相反応系を用いる

ンジルアルコールの酸化生成物であるベンズアルデヒドは油相ことで持続的に反応を進行させることが可能であり、これは疎水にのみ生成した。つまり、二相反応系を用いることで、生成した性MOFが油相に存在する二相反応系における大きな特長の一

図6 (a) 二相反応系のコンセプト。(b) 親水性MOFや疎水性MOFを分散させた水とベンジルアルコールから成る二相反応系の外観図。
(c) 親水性MOFと疎水性MOF（リンカー修飾とクラスター修飾）による二相反応系での一時間当たりのH2O2生成速度。
(d) 疎水化MOFの二相反応系での推定反応メカニズムの概略図。

19

特集

光触媒つである。

稿で紹介した研究により、これまでMOF光触媒分野で敬遠されリンカー修飾によるMOFの疎水化の場合、細孔空間内に長いていた難還元性金属種のMOFが、優れた活性を示すことを見出アルキル基が導入されてしまい、細孔内の基質の拡散性が損なしている。さらに、光触媒として未開拓の物質群であったAl系やわれる場合がある 。そこで、筆者らはアルキル基が非常に長いHf系MOFの光触媒特性の創出、およびMOFの新たな光化学物

オクタデシルホスホン酸（OPA）を用いることで、MOFの細孔空性を実証した15, 16)。今後、H2O2生成反応の高効率化のみならず、間を封鎖することなく、MOFの粒子表面のみを疎水化させる手

MOFの光触媒特性に関する学理構築に向けた新たな足掛りと法を開発した 。本触媒を用い、二相反応系でH2O2生成反応をなることを期待している。MOFは無機分野と有機分野の橋掛け行ったところ、リンカー修飾を施した疎水化MOFよりも約3倍のの材料であることから、両分野の知見や手法を活用し、高活性化

17)

18)

（図4c）
。これは、MOF細孔内でのH2O2生成量の向上が見られたを目指すことが可能である。飛躍的な活性向上を達成するため反応基質であるベンジルアルコールや酸素の拡散性が向上したには、既存材料の視点からの改良ではなく、新材料の創製が必要ことに加え、O2・-の拡散性を向上によってH2O2の分解が抑制され不可欠である。機能拡張性に際限のないMOFだからこそ実現でたためである。

きる魅力的な材料設計を駆使することで、新規触媒の創出や反以上のOPA修飾による疎水化と二相反応系はMOFの種類に応場の開拓、さらには、その新規材料開発を通した新たな知見やかかわらず応用することができる9, 19, 20)。Zr系MOFにおいても、概念を提示することが可能であると筆者らは考えている。

疎水化して二相反応系で用いることにより、H2O2生成量が向上
する19)。さらにZr-MOFのZr酸化物クラスターにTiを置換固溶

参考文献させることによって、光触媒活性が向上した。これはTi添加によ1.

Y. Yamada, M. Yoneda and S. Fukuzumi, Energy Environ. Sci.,
2015, 8, 1698–1701.

2.

Y. Kondo, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita, Chem,
2022, 8, 2924–2938.

り、光励起電子・正孔が長寿命化したためであると考えられる。つ3.

まり、二相反応系では疎水化するMOFの光触媒特性を向上させ

K. Fuku, R. Takioka, K. Iwamura, M. Todoroki, K. Sayama and N.
Ikenaga, Appl. Catal. B, 2020, 272, 119003.

4.

Y. Shiraishi, T. Takii, T. Hagi, S. Mori, Y. Kofuji, Y. Kitagawa, S.
Tanaka, S. Ichikawa and T. Hirai, Nat. Mater., 2019, 18, 985–993.

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Y. Isaka, S. Kato, D. Hong, T. Suenobu, Y. Yamada and S.
Fukuzumi, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 12404–12412.

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P. Verma, Y. Kondo, Y. Kuwahara, T. Kamegawa, K. Mori, R.
Raja and H. Yamashita, Catal. Rev. Sci. Eng., 2021, 63, 165–233.

7.

H. Yamashita, K. Mori, Y. Kuwahara, T. Kamegawa, M. Wen, P.
Verma and M. Che, Chem. Soc. Rev., 2018, 47, 8072–8096.

ろ、H2O2生成反応が高効率かつ持続的に進行した20)。すなわち、

8.

H2O2を自発的に光触媒のない水相へ分離する二相反応系では、

Y. Isaka, Y. Kondo, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita,
Catal. Sci. Technol., 2019, 9, 1511–1517.

9.

X. Chen, Y. Kondo, Y. Kuwahara, K. Mori, C. Louis and H.
Yamashita, Phys. Chem. Chem. Phys., 2020, 22, 14404–14414.

り、有機リンカーからクラスターへの電子移動が促進され、クラスターに電子、有機リンカーに正孔という電荷の空間的分離によることによって、H2O2生成量を増加させることができる。
FeのようにH2O2と反応性の高い元素が含まれている光触媒はしかし、二相反応H2O2生成反応に利用することは極めて難しい。
系では、光触媒とH2O2が空間的に分離されているため、反応系中でのH2O2分解反応を抑制できるという利点を有している。実際、Feを添加したZr-MOFを疎水化し、二相反応系で用いたとこという光触媒設計時の制約を除外「光触媒とH 2O 2との反応性」できるため、光触媒の利用範囲を大幅に拡大させることができる。
本反応系は、H 2O 2の生成・分離を同時に行う初めての実証例であるとともに、MOFの水に対する構造不安定性やH 2O 2の光触媒共存条件下での不安定性に対して、反応場の構成からアプローチする独創的な試みといえる。さらに、本手法はMOFを触さらには他の触媒材料や媒としたH2O2の生成・利用のみならず、液相生成物の簡便な分離が望まれる他の反応系への応用展開も可能である。

おわりに

11. X. Chen, Y. Kuwahara, K. Mori, C. Louis and H. Yamashita, J.
Mater. Chem. A, 2021, 9, 2815–2821.
12. X. Chen, Y. Kondo, S. Li, Y. Kuwahara, K. Mori, D. Zhang, C.
Louis and H. Yamashita, J. Mater. Chem. A, 2021. 9, 26371–26380.
13. Y. Kondo, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita, J. Phys.
Chem. C, 2021, 125, 27909–27918.
14. Y. Kondo, K. Honda, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Kobayashi and H.
Yamashita, ACS Catal., 2022, 12, 14825–14835.
15. Y. Kondo, K. Hino, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Kobayashi and H.
Yamashita, Chem. Commun., 2022, 58, 12345–12348.
16. Y. Kondo, K. Hino, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita, J.
Mater. Chem. A, 2023, 11, 9530–9537.

06

本稿ではH2O2生成を目的としたMOF光触媒の開発と、二相反応場の利用について紹介してきた。MOFの金属酸化物クラス
ターや有機リンカーのチューニング、助触媒担持によって、本反応の高効率化のみならず、犠牲的還元剤を必要としない酸素と水からH 2O 2を生成するMOF光触媒の開発を実現した14, 16)。本20

10. Y. Isaka, Y. Kondo, Y. Kawase, Y. Kuwahara, K. Mori and H.
Yamashita, Chem. Commun., 2018, 54, 9270–9273.

17. Y. Isaka, Y. Kawase, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita,Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 5402–5406.
18. Y. Kawase, Y. Isaka, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita,
Chem. Commun., 2019, 55, 6743–6746.
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