教員紹介

氏名　髙岡　祐太
職名　助教
学位　博士（工学）
領域　エネルギー材料学領域
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電気の力で二酸化炭素を資源に変える

私は、二酸化炭素（CO₂）を電気の力で一酸化炭素やギ酸などの有用物質へ変換する「CO₂電解」の研究に取り組んできました。再生可能エネルギー由来の電力を利用することで、CO₂を排出物としてではなく、化学品や燃料をつくるための炭素資源として循環利用できる可能性があります。 一方、CO₂は化学的に安定な分子であるため、目的物を高い反応速度と選択性で得るには、反応を促進する電極触媒と、触媒表面に形成される反応環境の双方を適切に設計する必要があります。これまで、ビスマスとジルコニウムを組み合わせることで触媒近傍のCO₂反応環境を制御し、ギ酸を高速に生成する触媒や、ニッケルとコバルトを含む窒素ドープ炭素触媒によって、一酸化炭素と水素からなる合成ガスの組成を制御する手法を研究してきました。  

触媒と局所反応場を一体で設計する

電気化学反応の性能は、触媒材料の組成や構造だけでなく、触媒近傍のCO₂濃度、pH、イオン種、反応物の供給速度などから成る「局所反応場」に大きく左右されます。そこで、材料合成、構造・表面分析、電気化学測定を組み合わせ、触媒とその周辺環境が反応速度や生成物選択性に及ぼす影響を明らかにする研究を進めてきました。今後は、CO₂電解の研究を通じて蓄積してきた触媒反応、電極界面、物質輸送、局所反応場に関する知見を基盤として、CO₂電解にとどまらず、蓄電池をはじめとするさまざまな電気化学デバイスへと研究を展開していきたいと考えています。材料からデバイスまでを横断した研究を通じて、持続可能なエネルギー変換・貯蔵技術の発展に貢献することを目指します。

論文・著書リスト

1. Yuta Takaoka, Euiyoung Choi, Hyo-Young Kim, Jun Tae Song, Han Seul Kim, Motonori Watanabe, Miki Inada, Tatsumi Ishihara, “Bi–Zr-Modulated CO₂ Microenvironment Enables High-Rate CO₂ Electroreduction,” ChemSusChem, 18, e202501024 (2025).
2. Yuta Takaoka, Jun Tae Song, Motonori Watanabe, Miki Inada, Tatsumi Ishihara, “Controlling CO/H₂ Selectivity in CO₂ Electrolysis via Ni–Co Coordinated Nitrogen-Doped Carbon in Various pH Conditions,” Applied Catalysis A: General, 707, 120502 (2025).
3. Yuta Takaoka, Jun Tae Song, Atsushi Takagaki, Motonori Watanabe, Tatsumi Ishihara, “Bi/UiO-66-Derived Electrocatalysts for High CO₂-to-Formate Conversion Rate,” Applied Catalysis B: Environmental, 326, 122400 (2023).