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可視光水分解光触媒の新しい設計概念

Research Project

Project/Area Number 20655034
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Environmental chemistry
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

池田 茂  Osaka University, 太陽エネルギー化学研究センター, 准教授 (40312417)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平井 豪  立命館大学, 理工学部・物理科学科, 助教 (80423086)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords光触媒 / 可視光 / ドーピング / ドナー・アクセプター / 水分解 / 水素発生 / 薄膜 / 太陽エネルギー / 酸素発生反応 / 結晶性
Research Abstract

光触媒を用いた水分解反応において、酸化亜鉛(ZnO)と窒化ガリウム(GaN)からなる固溶体が、適当な水素発生触媒(RuO_2あるいはRh/Cr酸化物)を担持させると、可視光で水を分解できることが最近見出された。この材料は、ZnOとGaNが複合化することで、バンドギャップが小さくなっていると理解されていたが、われわれの最近の実験結果(発光分光)この可視吸収の要因がGaN結晶中のGaにZnが置換することによって形成される(Zn濃度によってポテンシャルが変化する)アクセプター準位によるものであること、固溶体の固有吸収端(バンドギャップ)は紫外域にあることを突き止めた。また、この固溶体では、NがOが置換することによって浅いドナー準位も同時に形成されており、可視光による水分解活性の発現には、このようなアクセプターとドナーが共ドープされた電子エネルギー構造が必須であるという独自の見解に至った。本研究は、このようなアイデアに基づいて、電子エネルギー構造を制御した材料を作製し、その特性を評価することで、まったく新規な水分解光触媒材料群の開発するための基礎作りをするものである。
本年度は、窒素化合物(LiN)を用いた新たなGaN調製への試み、アクセプターの種類や濃度を変化させたGaNの発光分光による解析、GaN電極作製に向けた薄膜材料の調製手法の開発などを進めた。また、一連の研究の中で、可視光水素発生に有効な新規材料を見いだした。

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2010 2009 2008

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (13 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Electrochemical Synthesis of CuIn (Se, S)_2 Layer for Thin Film Solar Cell with a Sunperstrate Configuration2010

    • Author(s)
      S.Ikeda, R.Kamai, T.Yagi, M.Matsumura
    • Journal Title

      Jornal of The Electrochemical Society 157

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 半導体光触媒を用いた水分解水素製造2009

    • Author(s)
      池田茂
    • Journal Title

      光技術コンタクト 47

      Pages: 9-15

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      2009 Annual Research Report
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  • [Presentation] ケステライト型硫化物の合成と光触媒活性2010

    • Author(s)
      中村隆幸, 原田隆史, 池田茂, 松村道雄
    • Organizer
      日本化学会第90春季年会
    • Place of Presentation
      近畿大学
    • Year and Date
      2010-03-29
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  • [Presentation] 常圧MOCVDを利用した酸化亜鉛膜の形成とその物性2010

    • Author(s)
      金田拓也, 池田茂, 松村道雄
    • Organizer
      日本化学会第90春季年会
    • Place of Presentation
      近畿大学
    • Year and Date
      2010-03-29
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ粒子を原料に用いた半導体薄膜形成2010

    • Author(s)
      原篤史, 山田惠亮, 原田隆史, 池田茂, 松村道雄
    • Organizer
      日本化学会第90春季年会
    • Place of Presentation
      近畿大学
    • Year and Date
      2010-03-27
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] スプレー熱分解法を用いたCu_1-XAg_xInS_2簿膜の作製2010

    • Author(s)
      野々垣翠, 中村隆幸, 八木哲郎, 原田隆史, 池田茂, 松村道雄
    • Organizer
      日本化学会第90春季年会
    • Place of Presentation
      近畿大学
    • Year and Date
      2010-03-26
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  • [Presentation] 電気化学的手法によるCuIn(Se,S)_2薄膜の形成2010

    • Author(s)
      八木哲郎, 釜井亮, Sun Min Lee, 池田茂, 松村道雄
    • Organizer
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2010-03-18
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  • [Presentation] 電着法により堆積させた金属プリカーサ膜の硫化によるCIS薄膜の作製2010

    • Author(s)
      Sun Min Lee, 八木哲郎, 釜井亮, 池田茂, Ahmed Ennaoui, 松村道雄
    • Organizer
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2010-03-18
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrochemical Fabrication of Thin-Film Compound Semiconductor Solar Cells and Their Characterization2009

    • Author(s)
      R.Kamai, W.Septina, T.Yagi, S.Ikeda, M.Matsumura
    • Organizer
      Ihternational Workshop on Advanced Materials and Nanotechnoloev 2009
    • Place of Presentation
      Hanoi, Vietnam
    • Year and Date
      2009-11-24
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 四元系硫化物粒子の合成と光触媒活性2009

    • Author(s)
      中村隆幸, 原田隆史, 池田茂, 松村道雄
    • Organizer
      第104回触媒討論会
    • Place of Presentation
      フェニックスシーガイァリゾート
    • Year and Date
      2009-09-27
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  • [Presentation] 電着法を用いたCuIn(Se,S)_2薄膜太陽電池の作製とその特性主評価2009

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      釜井亮, 八木哲郎, Sun Min Lee, 池田茂, 松村道雄
    • Organizer
      第70回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2009-09-11
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  • [Presentation] 電着法を用いたCuIn(Se,S)_2薄膜太陽電池の作成とその特性評価2009

    • Author(s)
      釜井亮, 八木哲郎, 池田茂, 松村道雄
    • Organizer
      電気化学会第76回大会
    • Place of Presentation
      京都(京都大学)
    • Year and Date
      2009-03-29
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  • [Presentation] 高効率無機薄膜太陽電池の作製と評価2009

    • Author(s)
      池田茂
    • Organizer
      第7回太陽エネルギー化学研究センターシンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪(大阪大学)
    • Year and Date
      2009-01-14
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      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Chemical Approaches for Solar Energy Utilization2008

    • Author(s)
      S. Ikeda
    • Organizer
      Japan-Netherlands Energy Transition Meeting
    • Place of Presentation
      Groningen, Netherlands
    • Year and Date
      2008-11-18
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      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthesis of GaN-based Photocatalysts from Metallic Ga2008

    • Author(s)
      T. Hirai, D. Kato, S. Ikeda, K. Maeda, K. Domen, M. Matsumura
    • Organizer
      Japan-Netherlands Energy Transition Meeting
    • Place of Presentation
      Groningen, Netherlands
    • Year and Date
      2008-11-18
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Book] 触媒便覧(「水分解光触媒」)2008

    • Author(s)
      池田茂
    • Total Pages
      8
    • Publisher
      講談社サイェンティフィク
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2008-04-01   Modified: 2016-04-21  

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