• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

窒素/フッ素共ドープ酸化チタン光触媒を用いた高効率可視光水分解系の構築

Research Project

Project/Area Number 19J22433
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 36020:Energy-related chemistry
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

三好 亮暢  東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords光触媒 / 水分解 / 可視光利用 / ドープ / 複合アニオン化合物 / 低温窒化反応 / 窒化反応
Outline of Research at the Start

本研究では、申請者がこれまで開発してきたルチル型の窒素/フッ素共ドープ酸化チタン(TiO2:N,F)光触媒の知見を発展させ、酸化チタン(TiO2)前駆体に着目した合成の最適化とそれにより得られるTiO2:N,Fの光触媒活性の向上に寄与する因子を明らかにすることを目的とする。粒径を制御したTiO2やナノシート状のTiO2を合成し、所属研究室で行われてきた粒子サイズ・形態の制御、多形効果の知見を融合することにより、TiO2:N,Fの物性と光触媒活性の関係を明らかにする。これにより、3種複合アニオン化合物における光触媒活性向上に必要な新たな指針を確立し、ひいては高活性光触媒の創出に取り組む。

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの検討結果をもとに、微粒子のアナタース型およびルチル型の窒素/フッ素共ドープ酸化チタン(TiO2:N,F)を合成し、その光触媒機能の比較を行った。それぞれの多形において合成条件を最適化したところ、二段階励起型水分解系の酸素生成光触媒としては、ルチル型の方が、わずかではあるが高い活性を示すことがわかった。そこで、ルチル型TiO2:N,Fに対する助触媒検討を行い、Zスキーム水分解系のさらなる活性向上を目指した。
また、昨年度までのTiO2:N,F合成の知見をもとに、代表的な光触媒材料であるGaN-ZnO固溶体と類似の構造を有するGa1-xZnx(N,O,F)を823 Kのアンモニア雰囲気下での加熱により合成することに成功した。これは従来のGaN-ZnO固溶体のアンモニア窒化法による合成温度(> 1073 K)よりも圧倒的に低い温度である。その結果、従来問題となっていたZnの揮発を抑制することに成功した。これは、TiO2:N,Fの検討において見出したフッ素による窒化促進効果に由来すると考えられる。このように、フッ素を用いた窒化反応の促進は、酸窒化物の組成のコントロールをより容易にすることを実証することに成功した。本手法は、不安定な準安定相の合成にも応用できることが期待される。
以上のように、本年度はTiO2:N,Fの多形効果、助触媒効果をこれまでに開発した微粒子TiO2:N,Fを用いて検討した。その上で、昨年度までに発見した窒素/フッ素共ドープ効果の知見を活かして、新たな酸窒化物合成法についての研究も実施した。これらの成果は、既に学会・論文誌等で発表しており、未発表の成果についても順次、学会発表/論文投稿を通して発表する予定である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 3 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Photocatalytic Water Oxidation by Phosphotungstate and Mg-Al Layered Double Hydroxide Hybrid2022

    • Author(s)
      Miyoshi Akinobu、Shimoyama Yuto、Mogi Hiroto、Ubukata Hiroki、Hirayama Naoki、Tanaka Ayu、Arai Kenji、Morita Soichiro、Yui Tatsuto、Uchida Sayaka、Motohashi Teruki、Inaguma Yoshiyuki、Kageyama Hiroshi、Maeda Kazuhiko
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 51 Issue: 2 Pages: 107-110

    • DOI

      10.1246/cl.210621

    • NAID

      130008161605

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fluorine-Assisted Low-Temperature Synthesis of GaN:ZnO-Related Solid Solutions with Visible-Light Photoresponse2022

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Shuhei Yasuda, Tomoki Kanazawa, Rie Haruki, Keiichi Yanagisawa, Ya Tang, Ryusuke Mizuochi, Toshiyuki Yokoi, Shunsuke Nozawa, Koji Kimoto, Kazuhiko Maeda
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: - Issue: 17 Pages: 19756-19765

    • DOI

      10.1021/acsami.2c03435

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Control of the Photocatalytic Activity of Metastable Layered Oxynitride K<sub>2</sub>LaTa<sub>2</sub>O<sub>6</sub>N through Topochemical Transformation of Tuned Oxide Precursors2021

    • Author(s)
      Mogi Hiroto、Kato Kosaku、Yasuda Shuhei、Kanazawa Tomoki、Miyoshi Akinobu、Nishioka Shunta、Oshima Takayoshi、Tang Ya、Yokoi Toshiyuki、Nozawa Shunsuke、Yamakata Akira、Maeda Kazuhiko
    • Journal Title

      Chemistry of Materials

      Volume: 33 Issue: 16 Pages: 6443-6452

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.1c01726

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Nitrogen/Fluorine Codoping on Photocatalytic Rutile TiO2 Crystal Studied by First-Principles Calculations2021

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Akihide Kuwabara, Kazuhiko Maeda
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 60 Issue: 4 Pages: 2381-2389

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c03262

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recent Progress in Mixed-Anion Materials for Solar Fuel Production2021

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Kazuhiko Maeda
    • Journal Title

      Solar RRL

      Volume: in press Issue: 6 Pages: 2000521-2000521

    • DOI

      10.1002/solr.202000521

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synthesis of Three-Layer Perovskite Oxynitride K2Ca2Ta3O9N・2H2O and Photocatalytic Activity for H2 Evolution under Visible Light2020

    • Author(s)
      Ya Tang, Kosaku Kato, Takayoshi Oshima, Hiroto Mogi, Akinobu Miyoshi, Kotaro Fujii, Kei-ichi Yanagisawa, Koji Kimoto, Akira Yamakata, Masatomo Yashima and Kazuhiko Maeda
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 59 Issue: 15 Pages: 11122-11128

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c01607

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nano vs. bulk rutile TiO2:N,F in Z-scheme overall water splitting under visible light2020

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Kosaku Kato, Toshiyuki Yokoi, Jan J. Wiesfeld, Kiyotaka Nakajima, Akira Yamakata and Kazuhiko Maeda
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry A

      Volume: 8 Issue: 24 Pages: 11996-12002

    • DOI

      10.1039/d0ta04450d

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Activation of a Pt-loaded Pb2Ti2O5.4F1.2 photocatalyst by alkaline chloride treatment for improved H2 evolution under visible light2020

    • Author(s)
      Haruki Wakayama, Kosaku Kato, Kodai Kashihara, Tomoki Uchiyama, Akinobu Miyoshi, Hiroko Nakata, Daling Lu, Kengo Oka, Akira Yamakata, Yoshiharu Uchimoto and Kazuhiko Maeda
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry A

      Volume: - Issue: 18 Pages: 9099-9108

    • DOI

      10.1039/d0ta02883e

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Facile p-n control, and magnetic and thermoelectric properties of chromium selenides Cr2+xSe32019

    • Author(s)
      Q. Guo, D. Berthebaud, J. Ueda, S.Tanabe, A. Miyoshi, K. Maeda, T. Mori,
    • Journal Title

      J. Mater. Chem. C

      Volume: 7 Issue: 27 Pages: 8269-8276

    • DOI

      10.1039/c9tc01634a

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ルチル型TiO2への窒素/フッ素共ドープによる可視光応答型光触媒の創製2022

    • Author(s)
      三好 亮暢、Vequizo Junie Jhon M.、桑原 彰秀、西岡 駿太、山方 啓、前田 和彦
    • Organizer
      第129回触媒討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 窒素/フッ素共ドープTiO2の窒化条件とその光触媒活性への影響2021

    • Author(s)
      三好 亮暢、前田 和彦
    • Organizer
      第128回触媒討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] TiO2への窒素/フッ素共ドープによる可視光応答化2021

    • Author(s)
      三好 亮暢
    • Organizer
      触媒学会若手会 第 41 回夏の研修会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhancement of visible-light photocatalytic activity of rutile TiO2 through nitrogen/fluorine codoping2021

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Junie Jhon M. Vequizo, Shunta Nishioka, Yuma Kato, Muneaki Yamamoto, Shunsuke Yamashita, Toshiyuki Yokoi, Shunsuke Nozawa, Akira Yamakata, Tomoko Yoshida, Koji Kimoto, Kazuhiko Maeda
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Nitrogen/Fluorine Codoping on the Photocatalytic Activity of Rutile TiO22021

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Junie Jhon M. Vequizo, Akihide Kuwabara, Shunta Nishioka, Shunsuke Nozawa, Akira Yamakata, Koji Kimoto, Kazuhiko Maeda
    • Organizer
      International Conference on Mixed-Anion Compounds
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Construction of visible-light Z-scheme water splitting system using nitrogen/fluorine codoped TiO22021

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Junie Jhon M. Vequizo, Shunta Nishioka, Shunsuke Yamashita, Shunsuke Nozawa, Akihide Kuwabara, Akira Yamakata, Koji Kimoto, Kazuhiko Maeda
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ZnF2を用いた低温窒化反応によるGaN-ZnO固溶体類似化合物の合成とその光触媒活性2021

    • Author(s)
      三好亮暢・金澤知器・野澤俊介・前田和彦
    • Organizer
      第127回触媒討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Visible Light Photocatalytic Activity of Nitrogen/Fluorine Codoped Rutile TiO22020

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Junie Jhon M. Vequizo, Shunta Nishioka, Shunsuke Yamashita, Akira Yamakata, Koji Kimoto, Kazuhiko Maeda
    • Organizer
      2020 Virtual MRS Spring/Fall Meeting
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 窒素/フッ素共ドープルチル型TiO2の微粒子化による可視光Zスキーム水分解系の活性向上2020

    • Author(s)
      三好亮暢・加藤康作・横井俊之・WIESFELD, Jan J.・中島清隆・山方啓・前田和彦
    • Organizer
      第126回触媒討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of carrier dynamics on a photocatalytic activity of nitrogen/fluorine codoped rutile TiO2 nanoparticles2020

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Kosaku Kato, Toshiyuki Yokoi, Jan J. Wiesfeld, Kiyotaka Nakajima, Akira Yamakata, Kazuhiko Maeda
    • Organizer
      2020年web光化学討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 窒素/フッ素共ドープルチル型TiO2 の粒径の光触媒活性への影響2020

    • Author(s)
      三好 亮暢、西岡 駿太、前田 和彦
    • Organizer
      第125回触媒討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Visible light Z-scheme water splitting using nitrogen/fluorine codoped rutile TiO2 as O2 evolution photocatalyst2020

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Junie Jhon M. Vequizo, Shunta Nishioka, Shunsuke Yamashita, Shunsuke Nozawa, Akihide Kuwabara, Akira Yamakata, Koji Kimoto, Kazuhiko Maeda
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ZnF2を用いた低温でのオキシ(フルオロ)ナイトライドの合成とその光触媒活性2020

    • Author(s)
      三好 亮暢、前田 和彦
    • Organizer
      新学術領域研究「複合アニオン化合物の創製と新機能」若手スクール
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ルチル型TiO2への窒素/フッ素共ドープ効果の第一原理計算による検討2019

    • Author(s)
      三好 亮暢、桑原 彰秀、前田 和彦
    • Organizer
      第13回物性科学領域横断研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Photocatalytic Water Oxidation Using Nitrogen/Fluorine Codoped Rutile Titania2019

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Junie Jhon M. Vequizo, Shunta Nishioka, Shunsuke Yamashita, Toshiyuki Yokoi, Shunsuke Nozawa, Akira Yamakata, Koji Kimoto, Kazuhiko Maeda
    • Organizer
      ISF-3 Young
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DFT計算によるルチル型TiO2への窒素/フッ素共ドープ効果の検討2019

    • Author(s)
      三好 亮暢、桑原 彰秀、前田 和彦
    • Organizer
      第124回触媒討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of nitrogen/fluorine codoping into rutile TiO2 on its photocatalytic activity2019

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Junie Jhon M. Vequizo, Shunta Nishioka, Yuma Kato, Muneaki Yamamoto, Shunsuke Yamashita, Toshiyuki Yokoi, Shunsuke Nozawa, Akira Yamakata, Tomoko Yoshida, Koji Kimoto, Kazuhiko Maeda
    • Organizer
      2nd Global Forum on Advanced Materials and Technologies for Sustainable Development (GFMAT-2)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis of Nitrogen/Fluorine Codoped Rutile TiO2 and Its Photocatalytic Activity for Water Oxidation2019

    • Author(s)
      A. Miyoshi, J. J. M. Vequizo, S. Nishioka, Y. Kato, M. Yamamoto, S. Yamashita, T. Yokoi, S. Nozawa, A. Yamakata, T. Yoshida, K. Kimoto, K. Maeda
    • Organizer
      10th International Symposium on Nitrides (ISNT2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ルチル型TiO2への窒素/フッ素共添加による可視光応答型光触媒の開発2019

    • Author(s)
      三好 亮暢、Junie Jhon M. Vequizo、西岡 駿太、加藤 由真、山本 宗昭、山下 俊介、野澤 俊介、山方 啓、 吉田 朋子、木本 浩司、前田 和彦
    • Organizer
      新学術領域研究「複合アニオン化合物の創製と新機能」第6回若手スクール
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ルチル型TiO2への窒素/フッ素共添加効果2019

    • Author(s)
      三好 亮暢、桑原 彰秀、前田 和彦
    • Organizer
      新学術領域研究「複合アニオン化合物の創製と新機能」第6回若手スクール
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Book] Current Developments in Photocatalysis and Photocatalytic Materials -New Horizon in Photocatalysis- “Chapter 2: Rutile TiO2-based New Photocatalysts for Visible-light Water Oxidation”2020

    • Author(s)
      Akinobu Miyoshi, Megumi Okazaki, Kazuhiko Maeda
    • Total Pages
      16
    • Publisher
      Academic Press Elsevier
    • ISBN
      9780128190005
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi