Development of color- and structure-controlled plasmonic nanoparticle catalysts supported on hierarchical porous materials and their catalytic applications
| Project/Area Number |
20J10094
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山崎 友香理 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 表面プラズモン共鳴 / 銀ナノ触媒 / 酸化チタン / 水素スピルオーバー / シリカ / 規則的多孔体 / 4-ニトロフェノールの還元 |
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| Outline of Research at the Start |
金や銀などの貴金属ナノ粒子が示す表面プラズモン共鳴を利用した触媒研究が盛んに行われているが、触媒活性が低いことが問題となっている。活性向上のためには、反応種が活性種に効率良く吸着することのできる新たな反応場の構築が必要である。本計画では、多孔体の高次構造あるいは組成を制御して異なる機能を付与した担体とプラズモンナノ粒子を組み合わせた高活性な新規複合型光触媒の開発・応用を目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
金や銀などの貴金属ナノ粒子が示す表面プラズモン共鳴を利用して種々の化学反応を駆動させることのできるプラズモン触媒は太陽光の有効利用の観点から注目を集めている。当該研究では、形態制御した担体を用いて高活性なプラズモン触媒を開発・応用することを目的としている。前年度は形態制御したシリカ担体に担持した銀プラズモン触媒を開発し、担体の多孔質形状が触媒活性に影響することを見出した。これを踏まえて、本年度はシリカと同じく容易に形態制御可能な酸化チタンを利用した光触媒研究に取り組んだ。また、酸化チタンは貴金属ナノ粒子を担持し、水素などの還元雰囲気で加熱すると水素のスピルオーバー現象が起こることが知られている。これを踏まえて、酸化チタンに水素スピルオーバーを利用した還元処理を行うことで酸素欠損やTi3+を形成させ、還元型酸化チタン光触媒とし、その活性や欠陥形成機構の調査に取り組んだ。
ナノチューブ形状に制御した担体に銀ナノ粒子を種々の方法で担持した。その結果、可視光域に表面プラズモン共鳴由来の吸収を示す担持触媒が得られたが、担持方法の違いによって銀の可視光吸収能が異なった。得られた触媒はギ酸からの水素生成反応に活性を示した。また、銀に加えてパラジウムを担持した結果、活性向上が確認された。
さらに、貴金属ナノ粒子を担持した異なる結晶相を有する3種類の酸化チタンに対して水素スピルオーバー現象を利用した還元処理を行って還元型酸化チタン光触媒を開発し、メタノール水溶液からの水素生成反応を用いて光触媒活性を評価した。本還元手法によって形成した酸素欠損やTi3+はルチル型酸化チタンの活性向上に有効であることを見出した。さらに、酸化チタンをナノロッド形状に制御することで可視光照射下での光触媒活性を向上させることができた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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Report
(2 results)
Research Products
(23 results)
