触媒とは、化学反応において化学平衡を変えずに反応速度を飛躍的に高める物質です。適切な触媒を用いれば、通常では得られない物質を合成したり、環境中では安定な有害物質を容易に無害化したりすることが可能となるため、化学工業やファインケミカルズ合成、自動車排ガスの浄化など、触媒は現代社会の根幹を支える技術として広く活躍しています。

真に有用な触媒を創製するには、反応機構の深い理解に基づいた、分子・ナノレベルでの精密な設計が不可欠です。本研究室ではこの指針のもと、環境負荷低減と循環型社会の実現を目指し、次世代の触媒・電極触媒・光触媒の開発および触媒化学プロセスの構築に取り組んでいます。

2023年度京都大学オープンキャンパスで公開された研究紹介ビデオは こちら 

研究室で保有している装置等の紹介は こちら

プレスリリース（2021年3月11日）
プレスリリース（2020年10月14日）
プレスリリース（2017年7月7日）

研究室紹介資料は こちら

本研究室の研究方針
『基礎物性の理解なくして応用研究なし』

ナノレベルデザインに基づく環境負荷低減を目指した触媒化学システムの構築

金属酸化物−金属酸化物界面の物性や触媒作用を物理化学的にナノレベルで解明すること，ならびに，それを触媒化学システムの設計にフィードバックして高効率な反応系を開発することを基本方針としています。酸塩基触媒，エネルギー関連触媒，環境触媒，光触媒が当研究室で進めている研究のキーワードです。研究テーマは大きく分けて，「環境負荷低減を目指した新規触媒反応系のデザイン」および「高分散担持金属酸化物（複合酸化物）や金属ナノ粒子を代表とする触媒材料のナノレベルでの物性研究および設計」の２点からなります。

金属酸化物光触媒の基礎的性質の研究は着実に進んでおり，当研究室では基礎的な触媒反応ばかりではなく実用的にも有用な触媒反応系を駆使して，励起・電荷分離・吸着分子との反応のメカニズムを探っています。中でも，当研究室で開発された担持型の光触媒（次世代光触媒）は電荷分離寿命が数ミリ秒の長さがあり，次世代の光触媒材料として期待されています。様々な分光学的手法や反応速度論を駆使することで，触媒表面で進行している反応をリアルタイムに追跡し（その場観察），触媒作用を分子レベルで解明しています。さらに，ここで得られた結果を触媒のデザインにフィードバックすることで高機能な触媒系の構築を進めています。また，固体表面を精密に設計することにより，酸点・塩基点のように相反する性質を持つ活性サイトを近傍に配置することや，親水性・疎水性など異なる特性を同一表面に付加することが可能となります。このような固体表面の精密設計による高機能な触媒・光触媒・電極触媒の開発を目指しています。

現在の研究テーマは，

1. CO2還元に活性を示す光触媒および助触媒の精密設計　
   実際にCO2が一酸化炭素（CO）へ還元される様子はこちら（YouTube）　→　その１　その２
2. CO2水素化に活性を示す金属酸化物触媒の開発
3. 化学振動現象を活用した非定常触媒反応系の開発
4. 硝酸イオンの選択還元によるNH3電解合成（カソード触媒開発）
5. NOxガスからNH3への直接電解還元（カソード触媒開発）
6. AEMリアクターを用いたCO2電解還元（カソード触媒開発）
7. 大型研究施設を利用した触媒反応中のその場分析

などが主体となっています。 (1) では，世界最高性能でCO2をCOに還元可能な光触媒の開発に成功し，長波長応答化やCO2から炭化水素への直接変換に向けた研究を進めています。(2) では，金属酸化物表面に生じる酸素空孔の触媒作用に着目し，独創的なメカニズムで進行する逆水性ガスシフト反応系を開発しました。(4) および (5) では，水素キャリアや燃料としての利用が進むアンモニアを，現在はエネルギーコストをかけて無害化しているNOxガスや硝酸イオンから合成するための，アンモニア電解合成を可能とするカソード触媒を開発しています。(6) では，工場排ガスなどの比較的高濃度なCO2排出源からの直接CO2変換を目指して，濃度10%程度のCO2を高効率でCOに還元可能なカソード触媒の開発を進めています。
さらに，(7) では，それぞれの触媒反応における反応機構や触媒活性種を，SPring-8やKEK等の大型放射光施設において測定可能なX線吸収スペクトル(XAFS)を中心とした様々なスペクトロスコピー（分光学的手法）により解明し，触媒反応の実像に迫っています。