半導体粒子表層へのバンド勾配の導入を基軸とする可視光利用型水分解光触媒の開発

• Project/Area Number: 23K26767
• Project/Area Number (Other): 23H02074 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Konan University
• Principal Investigator: 池田 茂 甲南大学, 理工学部, 教授 (40312417)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 櫻井 岳暁 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00344870) ; 山本 雅博 甲南大学, 理工学部, 教授 (60182648)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2026: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2025: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2024: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: 光触媒 / 水分解 / バンド変調 / 光触媒水分解 / 可視光応答性 / バンドギャップ変調 / 電子エネルギー構造

Outline of Research at the Start

太陽光エネルギーの化学エネルギーへの低コスト変換を実現し得る技術として注目されている光触媒水分解において、可視光領域での高機能化は必須である。本研究では、光触媒におけるキャリア移動の能動的な制御によって太陽光による高効率水分解を実現する方法として、半導体粒子表層のバンドギャップ縮小による勾配（バンド変調）の導入を提案する。光触媒合成と活性評価（実験）、欠陥物性・キャリアフローの解析（分析）、計算化学による検証（理論）の３軸からなる研究を進めて、光触媒バンドエンジニアリングの新学理を開拓し、水分解光触媒設計のための道筋をつくる。