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層状複水酸化物をベースとする新規光触媒を用いた二酸化炭素の固定化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 14J03430
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Catalyst/Resource chemical process
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

井口 翔之  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords層状複水酸化物 / 電気化学測定 / CO2の光還元 / 二酸化炭素 / 光触媒 / 光還元 / 正孔捕捉剤 / Mott-Schottkyプロット
Outline of Annual Research Achievements

当初,本研究課題によりLDHをベースとした可視光応答型の光触媒系を構築することを目標としていた。電気化学的な手法によりLDHに生じる励起電子が持つポテンシャル位置を推定し、LDHの層間に保持する増感剤分子との組み合わせを検討した。しかし、LDHのエネルギー位置の制御、増感剤からLDHへの電子注入の二点について大きな困難があり、紫外光照射下で駆動する光触媒系の構築にとどまっており、可視光応答化は達成されなかった。LDHの電気化学的性質についてはこれまでに検討された例がほとんど無く不明な部分が多くため、種々のLDHの電気化学的性質を検討した。FTO基板上に電気泳動法により固定したNi-Al LDH電極に光照射を行ったところ,アノード分極領域でアノード光電流を示し,光アノード極として機能した.カソード分極領域ではカソード暗電流を示したことから,Ni-Al LDHはn型の特性を持つと考えられる.また,Ni-Al LDH電極を回路に組み込んだインピーダンス測定からフラットバンド電位を推定したところ,-0.40V vs. NHE (pH = 0) であった.つまり,光照射によってNi-Al LDHに生じた励起電子がCO2を還元可能なポテンシャルを有していることが示唆された.さらに,LDHを構成する2価と3価の金属イオンの種類を変化させた場合の,フラットバンド電位および光電流の大きさの違いについての知見を得た.その一方、電気化学測定の結果から大きなヒントを得て、H2Oを酸化できる酸化物光触媒とLDHとの複合光触媒を開発した。その一例であるMg-Al LDHとGa2O3を組み合わせた材料を光触媒として用いると、水中でのCO2の光還元に非常に高い活性を示すことを見出した。紫外光照射が必須ではあるものの、H2Oを還元剤として利用したCO2の光還元システムの構築に成功した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Photocatalytic Conversion of CO2 in Water Using Fluorinated Layered Double Hydroxides as Photocatalysts2016

    • Author(s)
      Shoji Iguchi, Kentaro Teramura, Saburo Hosokawa, Tsunehiro Tanaka
    • Journal Title

      Applied Catalysis A: General

      Volume: 未定 Pages: 160-167

    • DOI

      10.1016/j.apcata.2015.11.023

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of transition metal-containing layered double hydroxides and application to the photocatalytic conversion of CO2 in water2016

    • Author(s)
      Shoji Iguchi, Yudai Hasegawa, Kentaro Teramura*, Saburo Hosokawa, Tsunehiro Tanaka
    • Journal Title

      Journal of CO2 Utillization

      Volume: 未定

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation on Electrochemical and Photoelectrochemical Properties of Ni-Al LDH Photocatalyst2016

    • Author(s)
      Shoji Iguchi, Soichi Kikkawa, Kentaro Teramura, Saburo Hosokawa, Tsunehiro Tanaka
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 未定 Issue: 20 Pages: 13811-13819

    • DOI

      10.1039/c6cp01646d

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of chloride ion as a hole scavenger on the photocatalytic conversion of CO2 in an aqueous solution over Ni-Al layered double hydroxides2015

    • Author(s)
      Iguchi, Shoji; Teramura, Kentaro; Hosokawa, Saburo; Tanaka, Tsunehiro
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 17(27) Issue: 27 Pages: 17995-18003

    • DOI

      10.1039/c5cp02724a

    • NAID

      120005674599

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Photocatalytic conversion of CO2 in an aqueous solution using various kinds of layered double hydroxides2015

    • Author(s)
      S. Iguchi, K. Teramura, S. Hosokawa, and T. Tanaka
    • Journal Title

      Catal. Today

      Volume: 251 Pages: 140-144

    • DOI

      10.1016/j.cattod.2014.09.005

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 層状複水酸化物(LDH)で修飾したGa2O3光触媒のH2Oを電子源としたCO2の光還元活性2016

    • Author(s)
      長谷川雄大・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 層状複水酸化物(LDH)の光触媒能と水中でのCO2の光還元活性2016

    • Author(s)
      井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
    • Organizer
      第117回触媒討論会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学(大阪府堺市)
    • Year and Date
      2016-03-21
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 層状複水酸化物(LDH)を光触媒として用いた水中でのCO2の光還元2015

    • Author(s)
      井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
    • Organizer
      第116回触媒討論会
    • Place of Presentation
      三重大学(三重県津市)
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 水中でのCO2光還元に活性を示すNi-Al LDHの光電気化学特性の評価2015

    • Author(s)
      吉川聡一・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
    • Organizer
      第116回触媒討論会
    • Place of Presentation
      三重大学(三重県津市)
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] CO2の光還元に活性を示すGa2O3光触媒への層状複水酸化物の修飾効果の検討2015

    • Author(s)
      長谷川雄大・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
    • Organizer
      第116回触媒討論会
    • Place of Presentation
      三重大学(三重県津市)
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 水中でのCO2光還元に活性を示すNi-Al LDHの光電気化学および電気化学特性評価2015

    • Author(s)
      吉川聡一・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
    • Organizer
      第9回触媒道場
    • Place of Presentation
      みのお山荘風の杜(大阪府箕面市)
    • Year and Date
      2015-09-02
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] CO2の光還元に活性を示すGa2O3光触媒への層状複水酸化物の修飾効果の検討2015

    • Author(s)
      長谷川雄大・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
    • Organizer
      第9回触媒道場
    • Place of Presentation
      みのお山荘風の杜(大阪府箕面市)
    • Year and Date
      2015-09-02
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of chloride ion on photocatalytic conversion of carbon dioxide in an aqueous solution over Ni-Al LDH photocatalyst2015

    • Author(s)
      Shoji Iguchi, Kentaro Teramura, Saburo Hosokawa and Tsunehiro Tanaka
    • Organizer
      13th International Conference On Carbon Dioxide Utilization (ICCDU XIII)
    • Place of Presentation
      National University of Singapore(シンガポール)
    • Year and Date
      2015-07-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 水中でのCO2光還元に活性を示すNi-Al LDHの劣化要因の検討2015

    • Author(s)
      井口翔之,寺村謙太郎,細川三郎,田中庸裕
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of chloride ion addition on the photocatalytic conversion of CO2 in an aqueous solution using Ni-Al LDH as a photocatalyst2014

    • Author(s)
      S. Iguchi, K. Teramura, S. Hosokawa, T. Tanaka
    • Organizer
      2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • Place of Presentation
      Hyogo (Japan)
    • Year and Date
      2014-11-24 – 2014-11-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Photocatalytic Conversion of CO2 in Water over Various Layered Double Hydroxides2014

    • Author(s)
      T. Tanaka, S. Iguchi, H. Ishii, K. Teramura, S. Hosokawa
    • Organizer
      The 19th International Conference on Semiconductor Photocatalysis & Solar Energy Conversion
    • Place of Presentation
      San Diego (USA)
    • Year and Date
      2014-11-17 – 2014-11-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Effect of Chloride Ion Addition on the Photocatalytic Conversion of CO2 in an Aqueous Solution Using Ni-Al LDH as a Photocatalyst2014

    • Author(s)
      S. Iguchi, K. Teramura, S. Hosokawa, T. Tanaka
    • Organizer
      The 19th International Conference on Semiconductor Photocatalysis & Solar Energy Conversion
    • Place of Presentation
      San Diego (USA)
    • Year and Date
      2014-11-17 – 2014-11-20
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 層状複水酸化物Ni-Al LDHを用いた水中でのCO2の光還元2014

    • Author(s)
      井口翔之,寺村謙太郎,細川三郎,田中庸裕
    • Organizer
      2014年光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Ni-Al LDHを用いた水中でのCO2の光還元における塩化物イオンの添加効果2014

    • Author(s)
      井口翔之,寺村謙太郎,細川三郎,田中庸裕
    • Organizer
      第114回触媒討論会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 塩化物イオンを含む水溶液中でのNi-Al LDHを用いたCO2の光還元2014

    • Author(s)
      井口翔之,寺村謙太郎,細川三郎,田中庸裕
    • Organizer
      第35回触媒学会若手会「夏の研修会」
    • Place of Presentation
      静岡県東伊豆町
    • Year and Date
      2014-08-06 – 2014-08-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 塩化物イオンを含む水溶液中でのNi-Al LDHを用いたCO2の光還元2014

    • Author(s)
      井口翔之,寺村謙太郎,細川三郎,田中庸裕
    • 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
    • Year and Date
      2014-07-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of chloride ion addition on the photocatalytic conversion of CO2 into CO in an aqueous solution overNi-Al LDH2014

    • Author(s)
      井口翔之,寺村謙太郎,細川三郎,田中庸裕
    • Organizer
      第5回触媒科学研究発表会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2014-06-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Photocatalytic conversion of CO2 in water over various layered double hydroxides (LDHs)2014

    • Author(s)
      S. Iguchi, K. Teramura, S. Hosokawa, T. Tanaka,
    • Organizer
      TOCAT7
    • Place of Presentation
      Kyoto (Japan)
    • Year and Date
      2014-06-01 – 2014-06-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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