| Project/Area Number |
21H01828
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 30010:Crystal engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
加藤 正史 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80362317)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
潘 振華 中央大学, 理工学部, 助教 (90870551)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
|
|---|
| Keywords | SrTiO3 / キャリア再結合 / 表面 / 光触媒 / 酸化物 / キャリア / 再結合 / 結晶 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
太陽光を化学的エネルギーに変換する人工光合成技術を実現する一つの有力な手法として、半導体光触媒を用いた水分解反応が提案されている。特に近年、SrTiO3をベースとした高効率水分解光触媒が発表されている。その一方で、光触媒の外部量子効率に影響を与える主要なファクターである光励起キャリアの振る舞いについては、定量的な実験値の報告が少なく、実質的にシミュレーションによる予測に頼っているのが現状である。そこで本研究では我々がSiCで定量化してきた内部と表面の再結合速度分離評価技術により、様々な面方位のSrTiO3での表面再結合速度を定量し、SrTiO3光触媒の最適設計に資する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度までに得られたSrTiO3におけるキャリアの表面再結合速度の定量化の実績のもとに、2023年度においては、CoOx助触媒をSrTiO3表面に形成した試料を作製し、助触媒が表面再結合速度に与える影響を観測した。その結果、助触媒が表面再結合に与える影響は小さいことが確認され、CoOx担持はSrTiO3光触媒のエネルギー変換効率を下げないことがわかった。一方で、同じ酸化物光触媒であるTiO2ではCoOxの担持により表面再結合速度が上がることも判明しており、材料によって助触媒が表面へ与える影響が異なることもわかった。
また計画には含めていなかった研究成果として、SrTiO3結晶中の転位がキャリア再結合に与える影響についても調査した。SrTiO3単結晶の表面加工を機械研磨レベルで仕上げた場合、表面には凹凸が形成され、さらに表面付近の結晶内部に転位が発生する。表面の凹凸は表面積を増やすため、光触媒としての作用にポジティブな影響を与えるとも予想されたが、光触媒性能は逆に低下した。また機械研磨の表面と化学機械研磨による鏡面加工された表面において、キャリア再結合を評価した結果、機械研磨された表面にはキャリアのトラップが存在していることがわかった。したがって、機械研磨によって発生した転位がキャリアをトラップし、光触媒性能を低下させていることが示唆された。この成果はJournal of Applied Physicsに掲載された。
以上のように SrTiO3光触媒のエネルギー変換効率を向上させる材料設計に必要な、表面と内部の再結合を切り分けて定量化するという目標に対して、十分な成果が得られたと考えている。
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
