SSK 株式会社 新社会システム総合研究所

■ キーメッセージ
「太陽光を触媒反応のエネルギー源とする光駆動の化学工場が、クリーンケミストリーの新産業圏を切り開く。
●本白書は、光触媒材料の材料科学的原理から、産業スケールの応用展開・実装ロードマップ・エコシステム全体に至るまでを体系的に記述した、クリーンケミストリー領域の包括的な専門白書である。
●対象領域は、グリーン水素製造・CO2還元／人工光合成・大気浄化・水処理・抗菌／抗ウイルス表面・セルフクリーニングガラス・光動力療法（PDT）・スマートウィンドウという多産業にまたがる75のテーマを網羅する。
●材料系としては、TiO2（チタン酸化物）・g-C3N4・MOF・Z-scheme・プラズモニック複合材・量子ドット増感・ペロブスカイト型酸窒化物・単一原子触媒（SAC）等を横断的に整理しており、技術者・研究者が自社テーマに対応した章に直接アクセスできる構成である。
●AI・機械学習によるハイスループット材料スクリーニング、アクティブラーニング×ロボット合成の高速開発ループ、IoTセンサー連携型の光触媒効果モニタリングなど、2026年時点の最先端実装事例を詳述している。

■ 利用シーン
本白書は、以下の実務局面で直接参照できる知識基盤を提供する。
▼ 材料・プロセス設計の技術判断
TiO2・g-C3N4・WO3/TiO2複合・BaTaO2N・窒素ドープTiO2・ビスマス系・鉄酸化物・硫化カドミウム・量子ドット複合材など、各材料系のバンドギャップ工学・ヘテロ接合設計・ドーピング手法・電荷分離メカニズムが章別に詳述されている。「どの材料系が自社の反応条件に適合するか」を技術的根拠に基づいて選定する際の判断軸として機能する。
▼ スケールアップ・製造プロセス設計
ナノインプリンティングによる高密度活性サイト形成・メゾポーラス構造による比表面積最大化・3Dプリントによる立体光触媒構造体・フレキシブル基板への薄膜コーティングプロセス・大面積コーティングの均一性制御技術など、実装に直結する製造技術が整理されている。実験室スケールから量産スケールへの橋渡しに際し、各アプローチのボトルネックと解決策を確認できる。
▼ 特定用途・産業向けの応用事例参照
建築・自動車向けセルフクリーニングガラス（TOTOのルミレッシュ関連技術等）・光触媒コーティングによるフロー式水素製造・光触媒による抗生物質分解と水処理・紫外線／可視光誘導型抗菌医療デバイス・生体適合性光触媒による創傷処理材料・光動力療法（PDT）材料など、用途別の詳細事例が章単位で収録されている。特定分野への参入判断や製品仕様策定において、先行事例と技術要件を即座に確認できる。
▼ AI・マテリアルズインフォマティクスの実装参照
GNN（グラフニューラルネットワーク）による構造表現・物性予測・アクティブラーニング×ベイズ最適化・自律実験プラットフォームとの連携という一連の高速材料探索パイプラインが具体的に解説されており、既存R&D組織へのAI導入を検討する技術リーダーやデータサイエンティストの実装設計資料として活用できる。
▼ 環境浄化・サステナビリティ対応の根拠資料
光触媒によるVOC・NOx・PM2.5・有機物汚染・抗生物質・内分泌かく乱物質・温室効果ガスの分解処理について、反応メカニズム・評価指標・規格（JIS R1701-1、ISO 22197-1等）・現場実装事例が収録されており、ESG対応・SDGs貢献の技術根拠として利用できる。

■ アクションプラン／提言骨子
本白書の知見は、以下の3フェーズで実務に落とし込める。
▼【近未来：〜2028年 ／ 既存製品・プロセスへの光触媒機能の組み込み】
TiO2系セルフクリーニングガラス・VOC／NOx分解建材・抗菌コーティングのように商用段階にある技術を、既存製品ライン・施設・プロセスに統合することから着手する。フロー式光触媒リアクターの試作や、ラボオンチップ（光触媒×マイクロフルイディクス）によるスクリーニング環境の整備も近期の優先アクションである。
▼【中期：2028〜2035年 ／ グリーン水素・CO2変換の実証・パイロット展開】
BaTaO2N系PEC電極・Z-scheme ZnO/CdS水分解・WO3/TiO2複合系による可視光水素発生など、効率向上が見込まれる材料系でのパイロットリアクター実証が主要マイルストンとなる。2030年のCO2電解によるC1系生成物の社会実装、2035年の光触媒・光電極による水素製造実装という段階的ロードマップに沿い、自社技術ポジションを見定めることが重要である。
▼【長期：2035年以降 ／ 炭素循環インフラと統合スマートサーフェスの設計参加】
太陽光駆動CO2還元・共電解による高付加価値化学品（C2+）量産・IoT連携型自律スマートウィンドウ（光発電×光触媒×AI）など、次世代の社会インフラ構成要素として光触媒システムを設計・実装する段階に移行する。レアメタルフリー・リサイクル可能触媒・LCAを組み込んだサステナブルプロセス設計が、2035年以降の製品競争力の根幹となる。

■ 推奨読者／ゴール
▼材料科学者・化学エンジニア
TiO2・g-C3N4・MOF・Z-scheme・SAC等75テーマの材料設計原理・合成手法・性能評価指標を横断的に把握し、研究テーマの設計精度を高める
▼R&Dリーダー・CTO
AI／マテリアルズインフォマティクスの実装パターンと自律実験ループを参照し、自社の材料開発プロセスを抜本的に効率化する
▼製品開発・プロセスエンジニア
水処理・大気浄化・抗菌・グリーン水素・CO2還元の各用途で実用化された製造プロセスと設計パラメータを参照し、製品仕様・装置設計に直接活用する
▼環境・サステナビリティ担当
光触媒による有害物質分解・温室効果ガス変換・LCA評価の事例を把握し、ESG対応・カーボンニュートラル戦略の技術根拠として活用する
▼事業会社の技術・事業企画部門
建材・自動車・医療・エネルギー・水処理の各産業における光触媒技術の商用化動向と実装ロードマップを把握し、自社製品・サービスへの統合シナリオを立案する

目次は下記をご確認ください
https://susumumorita864-png.github.io/report-contents/light-driven-chemical-factory.html

【市場概況・概説・産業向け活用パターン】
　・光触媒材料の市場・投資動向
　・光触媒材料の技術経済性評価とスケール化
　・光触媒材料の産業向け導入・活用事例
【材料とロボティクス／産業オートメーション／AI／バイオ／医療／モビリティ／航空宇宙／スマートシティ等の学際融合領域】
　・AI/機械学習による光触媒スクリーニングのビジネスコンテクスト
　・量子ドット増感光触媒が切り開く可視光クリーンケミストリー
　・ペロブスカイト型酸化物光触媒（BaTaO2N等）-長波長吸収端を持つPEC水分解電極
　・バイオミメティック光触媒が切り開く分子設計型クリーンケミストリー
　・プラズモニック光触媒-金/銀ナノ粒子のプラズモン共鳴で光吸収を増強
　・光触媒×マイクロフルイディクスが切り開くラボオンチップ光合成
　・光触媒コーティングによるフロー式水素製造-スケーラブルな光触媒コーティング技術
　・光触媒セルフクリーニングガラス-建築・自動車向けの自己浄化機能付きガラス
　・光触媒による水処理と有害物質・抗生物質の分解除去
　・光触媒による大気浄化・VOC分解-TiO2コーティングによる室内外空気清浄化
　・MOF系光触媒が切り開く選択的クリーンケミストリー
　・WO3/TiO2複合系ヘテロ接合が切り開く水素発生クリーンケミストリー
　・Z-scheme水分解システム-ZnO/CdS等のZ-scheme接合で可視光下水素生成を飛躍的に向上
　・光触媒殺菌・抗ウイルス表面としてのTiO2系コーティング
　・光触媒水素ステーションのビジネスコンテクスト
　・光電気化学（PEC）CO2還元が切り開くクリーンケミストリー
　・自己修復光触媒コーティングが切り開くスマート表面
　・太陽光を利用した水分解水素製造・CO2還元・環境浄化の基盤技術としての光触媒
　・光触媒材料と単一原子触媒（SAC）の融合が切り開くクリーンケミストリー
　・窒素ドープTiO2が切り開く可視光応答型光触媒ビジネス
　・g-C3N4（グラフィティックカーボンナイトライド）-金属フリーの可視光応答型光触媒
【技術・機能構成・構造応用スキーム】
　・銅酸化物光触媒複合材料
　・タンタル窒化物光触媒
　・タンタル窒化物光触媒材料
　・ペロブスカイト光触媒複合材料
　・Zスキーム光触媒システム
　・プラズモン光触媒複合材料
　・可視光光触媒材料
　・自己洗浄光触媒コーティング
　・空気浄化光触媒材料
　・水処理光触媒複合材料
　・抗菌光触媒表面
　・柔軟性光触媒膜
　・3D光触媒複合構造体
　・チタン酸化物光触媒複合材料
　・亜鉛酸化物光触媒材料
　・グラファイトカーボンナイトライド複合材料
　・ビスマス系光触媒
　・鉄酸化物光触媒複合材料
　・カドミウム硫化物量子ドット複合材料
　・銀系光触媒材料
　・チャージ分離性能を高める異質接合構造
　・3Dプリントによる立体光触媒構造体
　・3Dプリントによる立体光触媒構造体
　・ナノインプリンティングによる高密度活性サイト形成
　・メゾポーラス構造による比表面積最大化
　・フレキシブル基板上への薄膜コーティングプロセス
　・大面積コーティングにおける均一性制御技術
　・IoTセンサー連携型の光触媒効果モニタリング
　・照度変化に応じた反応速度調整機能
　・自己診断型の光活性劣化検知システム
　・環境汚染濃度に応じた応答発光表示
　・電場補助型光触媒反応のリアルタイム制御
　・プラズモン共鳴拡張型複合ナノ構造
　・紫外線／可視光誘導型抗菌医療デバイス
　・生体適合性光触媒による創傷処理材料
　・ワクチン・医薬品の光分解抑制パッケージ
　・細胞殺傷制御型の光動力療法材料
　・環境バイオフィルム抑制型表面処理
　・バイオインスパイアード光収集型色素複合体
　・レアメタルフリー高効率触媒材料
　・水中安定性を確保した酸化耐性材料
　・硫化物系触媒の劣化抑制表面包覆
　・サステナブルプロセスによるリサイクル可能触媒
　・光励起キャリアの長寿命化界面改質
　・光スイッチング機能付きの動的光触媒
　・太陽光駆動CO2還元触媒システム
　・水素製造用光電解セル内蔵材料
　・室内光環境下での持続的空気浄化機能
　・窓ガラス組み込み型光発電・光触媒複合フィルム
　・温室効果ガス直接変換型触媒反応
　・長波長光（近赤外）応答型光触媒材料