| Project/Area Number |
22K14714
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 34030:Green sustainable chemistry and environmental chemistry-related
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
Tateishi Ikki 三重大学, 国際環境教育研究センター, 助教 (20828785)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 光触媒 / 共有結合有機構造体 / 窒化炭素 / 水素生成 / 共有結合性有機構造体 |
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| Outline of Research at the Start |
光触媒による水素生成は太陽光をエネルギー源として水を分解することによって、温室効果ガスを排出せずに水素エネルギーを生成することが出来るため、太陽光下で高効率の活性がある光触媒の開発が必要とされている。しかし、光触媒活性が足りない。本研究では、有機光触媒であるグラファイト状窒化炭素のトリアジン環平面内に、酸素をドーピングしたものと共有結合構造体とで、分子平面内での接合を形成することにより、光吸収能力を改良しつつ、電荷分離効率を改善させた、新たな実用レベルの光触媒系の構築を目的とする。このような活性向上方法が確立できれば、有機光触媒開発のための基盤データになりえる。
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| Outline of Final Research Achievements |
We have successfully synthesized a photocatalyst consisting of a heterojunction of a covalent organic structure and carbon nitride with other elements introduced by doping method. The obtained heterojunction photocatalysts were characterized from various angles by SEM, TEM, XRD, DRS, XPS, PL, EIS, and FT-IR. The photocatalytic activity of the heterojunction photocatalysts was evaluated and found to be higher than that of the heterojunction photocatalysts using covalent organic structures alone, carbon nitride alone, physical mixture of covalent organic structures and carbon nitride, and carbon nitride without doping method. The results of characterization and photocatalytic activity evaluation revealed that the enhanced photocatalytic performance was attributed to the improved separation ability of photogenerated electron-hole pairs and lower electrical resistance.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、窒化炭素に他元素をドープする面内修飾と共有結合有機構造体とのヘテロ接合を形成することにより光触媒的水素生成速度を向上させることに成功した。このことは、接合界面でのみ効率向上が見込めるヘテロ接合の構築に加えて、窒化炭素のトリアジン環平面内に、直接異種構造を導入することで相乗的に電子－正孔分離を改善する効果的な方法であることを証明している。ヘテロ接合形成や分子内ドープのみでは成し得なかった新規光触媒の設計指針を方向付けることに成功した。これらのことは当該分野において、波及効果が大きく、ひいては水素化社会構築の重要な技術の一つであるという社会的意義を持つ。
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