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半導体材料のナノ構造エンジニアリングを駆使した高効率水の酸化光アノードの開発

Research Project

Project/Area Number 12F02031
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

八木 政行  新潟大学, 自然科学系, 教授 (00282971)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) CHANDRA Debraj  新潟大学, 自然科学系, 外国人特別研究員
CHANDRA Debraj  新潟大学, 自然科学系, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2014: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2012: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords光触媒 / 金属酸化物半導体 / 可視光水分解 / メソポーラス材料 / 水の酸化 / 光アノード / ナノ構造
Outline of Annual Research Achievements

2-(hexadecylaminomethyl)pyridine(PAL2-16)は、臨界ミセル濃度以上で棒状ミセル構造をとることが知られている。PAL 2-16とWO3の前駆体である過酸化タングステン酸を含む溶液を基板上にキャストして溶媒を除去することにより、前駆体メソコンポジットを合成した。透過型電子顕微鏡(TEM)観察において、前駆体メソコンポジットが均一で規則的な六角形状のメソポーラス構造を有することが示された。前駆体メソコンポジットを空気下で焼結処理(450℃)したときのTEM像では、メソポーラス構造は観察されなかった。しかし、これを窒素雰囲気下、450℃で2時間焼結した後、酸素雰囲気下で引き続き450℃で4時間焼結したところ、規則性の低下が若干見られるもののメソポーラス構造を有するWO3が合成されることが示された。550℃で同様の実験(窒素/酸素雰囲気を切り替えて)を行ったところ、比較的不規則な構造となるが、細孔は保持されることが分かった。合成したWO3の窒素吸着等温線を測定した。450℃および550℃で焼結処理したWO3は、PAL2-16テンプレートを用いずに合成した場合、および窒素/酸素雰囲気切り替えなしで合成した場合に比べ、高い窒素吸着量を示した。450℃および550℃で焼結したWO3の比表面積は、それぞれ197 および 158 m2g-1 で、PAL2-16テンプレートを用いずに合成した場合(9 m2 g-1)の18~22倍高い値を示した。Barrett-Joyner-Halenda (BJH)法で解析した細孔の直径は ~2.5 nmと算出された。テンプレートのin situ炭化法(焼結によりテンプレートを炭化させ、その後炭化残渣を除去する方法)による結晶性メソポーラスWO3の合成法では、空気下において、前駆体メソコンポジットを焼結(450℃または550℃)したとき、WO3の生成・結晶化が進行すると共に、PAL2-16が熱分解するため、メソポーラス構造が形成されなかったと考えられる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Open pore architecture of an ordered mesoporous IrO2 thin film for highly efficient electrocatalytic water oxidation2015

    • Author(s)
      D. Chandra, N. Abe, K. Saito, T. Yui, M. Yagi,
    • Journal Title

      ChemSusChem

      Volume: 8 Issue: 5 Pages: 795-799

    • DOI

      10.1002/cssc.201402911

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Facile and simple fabrication of an efficient nanoporous WO3 photoanode for visible-light-driven water splitting2014

    • Author(s)
      X. Zhang, D. Chandra, M. Kajita, H. Takahashi, Li Dong, A. Shoji, K. Saito, T. Yui, M. Yagi
    • Journal Title

      Int. J. Hydrogen. Energ

      Volume: 39 Issue: 35 Pages: 20736-20743

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2014.06.062

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Unique and facile solvothermal synthesis of mesoporous WO3 using a solid precursor and a surfactant template as a photoanode for visible-light-driven water oxidation2014

    • Author(s)
      Dong Li, D. Chandra, K. Saito, T. Yui, M. Yagi
    • Journal Title

      Nanoscale Res. Lett.

      Volume: 9:542 Issue: 1 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1186/1556-276x-9-542

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Crystallization of tungsten trioxide having small mesopores : highly eff icient photoanode for visible-light-driven water oxidation.2013

    • Author(s)
      D. Chandra, K. Saito, T. Yui, M. Yagi.
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 2013 Issue: 48 Pages: 12606-12609

    • DOI

      10.1002/anie.201306004

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Nanoarchitectures of Mesoporous Metal Oxides using a Block-Copolymer Template for Efficient Solar Driven and Electrocatalytic Water Splitting2015

    • Author(s)
      Debraj Chandra, Kenji Saito, Tatsuto Yui, Masayuki Yagi
    • Organizer
      Asian International Symposium
    • Place of Presentation
      Funahashi
    • Year and Date
      2015-03-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] クロム酸化物電着メソポーラス酸化チタン電極の界面電荷移動と光アノード特性2014

    • Author(s)
      髙間大輔、阿部尚人、Debraj Chandra、齊藤健二、由井樹人、八木政行
    • Organizer
      第33回光がかかわる触媒化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京理科大学 葛飾キャンパス
    • Year and Date
      2014-07-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 結晶性メソポーラスWO_3電極の合成と高効率可視光駆動型酸素発生光アノード特性2013

    • Author(s)
      庄司章紀、Debraj Chandra、齊藤健二、由井樹人、八木政行
    • Organizer
      2013年度電気化学秋季大会
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] メソポーラス酸化タングステン及びその製造方法、光触媒、並びにメソポーラス酸化タングステン電極2013

    • Inventor(s)
      八木政行, Debraj Chandra
    • Industrial Property Rights Holder
      新潟大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2013-09-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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