光反応と熱反応に順次行われる光熱協同的に水を分解して水素を生成する技術において、ソル-ゲル法によって合成されたCeO_2およびそれに金属をドープした触媒を研究対象とし、3種類の元素（Fe、Cu、Zn）、3つの割合（5%、10%、15%）でドープされたCeO_2触媒の光反応による酸素空孔生成効果および熱反応による水素生成効果を実験的に調査した。X線回折（XRD）、透過型電子顕微鏡（TEM）、電子スピン共鳴（EPR）、光誘発発光（PL）、紫外-可視漫反射光スペクトル（UV-Vis DRS）、誘導結合プラズマ（ICP)、BET比表面積測定法（BET）などの手法を用いて金属ドープされた触媒を特性解析した。研究結果から、10%CuドープCeO_2が最も効果的な光熱水素生成効果を持つことが示された。これは、Cuナノ粒子が最小のサイズを持っており、それによりCuドープCeO_2触媒が最小の禁止帯幅を持つことから、より高いエネルギーの光子を吸収でき、光吸収能力が向上し、光生じたキャリアの分離と結合速度が増加し、光生じた酸素空孔の生成を促進し、それにより水を分解して水素を生成する能力が向上する。

酸素空孔;ドープ;光熱循環;水電解;水素生成