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ナノ構造制御した可視光応答型光触媒の開発と太陽光エネルギーの有効利用

Research Project

Project/Area Number 12F02383
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Catalyst/Resource chemical process
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

山下 弘巳  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40200688)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) CHENG Hefeng  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
CHENG Hefeng  大阪大学, 大学院工学研究科, 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
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2012: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000)
Keywords酸化モリブデン / プラズモン / 光触媒 / ナノ触媒 / ナノシート / 水素生成 / 可視光 / 光エネルギー / メソポーラスシリカ / ゼオライト / ナノ細孔 / ナノ粒子 / テンプレート
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、光触媒に焦点をしぼり、局在表面プラズモン共鳴(localized surface plasmon resonance: LSPR)効果による飛躍的な触媒活性向上を目指している。LSPRは、金属ナノ粒子の表面自由電子の集団振動が、特定の波長の光と共鳴し、さらに電子の振動によって分極が起こり、粒子表面近傍に著しく増強された電場が発生する現象である。一般的には、Au, Agなどの金属ナノ粒子、ナノロッドで観測される現象であるが、近年の研究により一部の高濃度にドープされた半導体酸化物においても観測されることが知られている。光応答と触媒活性特性を兼ね備えたプラズモニックナノ材料の設計は、可視光駆動型光触媒のために非常に重要である。
このような背景の下、具体的に以下の研究を実施してきた。
(1)非金属系モリブデン酸化物プラズモニックナノ材料(MoO3-x)の合成と光触媒特性評価
表面保護剤や界面活性剤の添加なしに非金属系モリブデン酸化物ナノシート(MoO3-x)を合成し、この材料が680 nm付近にLSPRに由来する強力な可視光吸収を示すことを見出した。
(2)MoO3-x上に金属ナノ粒子を固定化することによる、プラズモン増強型光触媒の創製
モリブデン酸化物ナノシートの有する強いプラズモン吸収とPdナノ粒子の高い触媒能を組み合わせたハイブリッド型光触媒(Pd/MoO3-x)において、酸化・還元操作によってモリブデン酸化物ナノシートのキャリア濃度を変更することによりプラズモン吸収を可逆的に調製可能であることが明らかとなった。

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

    (6 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Harnessing Single-active Plasmonic Nanostructures for Enhanced Photocatalysis under Visible Light2015

    • Author(s)
      Cheng, K. Fuku, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Yamashita
    • Journal Title

      Journal of Material Chemistry A

      Volume: 3 Issue: 10 Pages: 5244-5258

    • DOI

      10.1039/c4ta06484d

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Surfactant-Free Nonaqueous Synthesis of Plasmonic Molybdenum Oxide Nanosheets with Enhanced Catalytic Activity for Hydrogen Generation from Ammonia Borane under Visible Light2014

    • Author(s)
      H. Cheng, T. Kamegawa, K. Mori, H. Yamashit
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 53 Issue: 11 Pages: 2910-2914

    • DOI

      10.1002/anie.201309759

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Plasmonic Nanocatalysts for Efficient H2 Production from Ammonia Borane under Visible Light Irradiation2014

    • Author(s)
      Hefeng CHENG,Kojiro FUKU,Yasutaka KUWAHARA,Takashi KAMEGAWA,Kohsuke MORI, Hiromi Yamashita
    • Organizer
      24th Annual Saudi-Japan Symposium-2014
    • Place of Presentation
      KFUPM Research Institute
    • Year and Date
      2014-11-25
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Visible Light‐Enhanced Dehydrogenation of Ammonia Borane on Molybdenum Oxide Nanostructure2014

    • Author(s)
      Hefeng Cheng, Takashi Kamegawa, Kohsuke Mori,Hiromi Yamashita
    • Organizer
      TOCAT7
    • Place of Presentation
      京都テルサ
    • Year and Date
      2014-06-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Visible Light-Enhanced Dehydrogenation of Ammonia Borane in Molybdenum Oxide Nanostructure2014

    • Author(s)
      Hefeng Cheng,Takashi Kamegawa,Kohsuke Mori,Hiromi Yamashita
    • Organizer
      TOCAT7 Pre-symposium in Fukuoka
    • Place of Presentation
      Kyushu University
    • Year and Date
      2014-05-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Visible Light-Enhanced Dehydrogenation of Ammonia Borane in Molybdenum Oxide Nanostructure2013

    • Author(s)
      Hefeng Cheng, Takashi Kamegawa, Kohsuke Mori, Hiromi Yamashita
    • Organizer
      The 18th International Conference on Semiconduct or Photocatalysis and Solar Energy Conversion (SPASEC-18)
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      2013-11-21
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

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

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