Photodynamics on Metal Oxynitride Photocatalysts
Publicly Offered Research
Project Area | Synthesis of Mixed Anion Compounds toward Novel Functionalities |
Project/Area Number |
17H05491
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Science and Engineering
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Research Institution | Toyota Technological Institute |
Principal Investigator |
山方 啓 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60321915)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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Budget Amount *help |
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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Keywords | 光触媒材料 / 欠陥準位 / 時間分解赤外分光 / キャリアーダイナミクス / 再結合速度 / トラップ / 可視光応答型光触媒 / 金属酸窒化物 / 時間分解分光測定 / 光励起キャリアー / 金属酸窒化物光触媒 |
Outline of Annual Research Achievements |
近年、BiOClやBi4NbO8Clなどの酸ハロゲン化合物が新しい可視光応答型光触媒材料として注目されている。しかし、これらの材料は、塩素や酸素などのアニオンが抜けやすいことが問題である。一般にアニオン欠陥は、電子トラップ準位を形成させる。しかし、どのようなアニオン欠陥が、どのような深さの電子トラップ準位を形成するのか、系統的な理解はまだ十分に進んでいない。そこで本研究では、様々な酸ハロゲン化合物を光励起して、可視から中赤外域の過渡吸収測定を行うことで、これらの材料の欠陥準位を調べた。 Bi4NbO8Clに紫外光パルスを照射して過渡吸収スペクトルを測定したところ、23000~18000 cm-1と18000~7000 cm-1, <4000 cm-1に特徴的な3つの吸収バンドが観察された。これらはそれぞれ、トラップ正孔、トラップ電子、伝導帯中に存在する自由電子に帰属される。一方、BiOClの場合には25000~1000 cm-1に右肩下がりの単調な吸収だけが観察され、電子は深い欠陥準位にトラップされていることが分かった。つまり、BiOClはアニオン欠陥の生成によって深い電子トラップ準位が形成されるが、Bi4NbO8Clの場合、アニオン欠陥ができても深い電子トラップ準位は形成されにくいことを見いだした。 次に、第一原理計算を用いて、このメカニズムを調べた。その結果、O空孔による電子トラップ準位が異なるのは、ハロゲンを挟んだ[Bi2O2]のスタッキング構造の違いで説明できることが分かった。Bi4NbO8Clの場合、[Bi2O2]間のBi-6p軌道が混成し、[Bi2O2]層内に局在したCBMを構成する。つまり、アニオン欠陥ができても、深い電子トラップ準位ができにくいことが分かった。
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Research Progress Status |
平成30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 |
平成30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
(160 results)
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[Journal Article] Efficient photocatalytic hydrogen evolution on single-crystalline metal selenide particles with suitable cocatalysts2020
Author(s)
Chen Shanshan, Vequizo Junie Jhon M., Hisatomi Takashi, Nakabayashi Mamiko, Lin Lihua, Wang Zheng, Yamakata Akira, Shibata Naoya, Takata Tsuyoshi, Yamada Taro, Domen Kazunari
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Journal Title
Chemical Science
Volume: -
Issue: 25
Pages: 6436-6441
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Solar-Driven Photoelectrochemical Water Oxidation over an n-Type Lead Titanium Oxyfluoride Anode2019
Author(s)
N. Hirayama, H. Nakata, H. Wakayama, S. Nishioka, T. Kanazawa, R. Kamata, Y. Ebato, K. Kato, H. Kumagai, A. Yamakata, K. Oka, and K. Maeda
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Journal Title
Journal of the American Chemical Society
Volume: 141
Issue: 43
Pages: 17158-17165
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effects of Interfacial Electron Transfer in Metal Complex - Semiconductor Hybrid Photocatalysts on Z-scheme CO2 Reduction under Visible Light2018
Author(s)
Akinobu Nakada, Ryo Kuriki, Keita Sekizawa, Shunta Nishioka, Junie Jhon M. Vequizo, Tomoki Uchiyama, Nozomi Kawakami, Daling Lu, Akira Yamakata, Yoshiharu Uchimoto, Osamu Ishitani, Kazuhiko Maeda
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Journal Title
ACS Catal.
Volume: 8
Issue: 10
Pages: 9744-9754
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Undoped Layered Perovskite Oxynitride Li2LaTa2O6N for Photocatalytic CO2 Reduction with Visible Light2018
Author(s)
Oshima, T.、 Ichibha, T、Qin K, S、Muraoka, K.、Vequizo, J. J. M.、Hibino, K.、Kuriki, R.、Yamashita, S.、Hongo, K.、Uchiyama, T.、Fujii, K.、Lu, D.、Maezono, R.、Yamakata, A.、Kato, H.、Kimoto, K.、Yashima, M.、Uchimoto, Y.、Kakihana, M.、Ishitani, O.、Kageyama, H.、Maeda, K.
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Journal Title
Angewandte Chemie International Edition
Volume: 57
Issue: 27
Pages: 8154-8158
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Characterization of silver species on graphitic carbon nitride nanosheets as promoters for photocatalytic carbon dioxide reduction under visible light with a ruthenium(II) complex2018
Author(s)
Kazuhiko Maeda, Daehyeon An, Chandana Sampath Kumara Ranasinghe, Tomoki Uchiyama, Ryo Kuriki, Tomoki Kanazawa, Daling Lu, Shunsuke Nozawa, Akira Yamakata, Yoshiharu Uchimoto, Osamu Ishitani
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Journal Title
J. Mater. Chem. A
Volume: 印刷中
Issue: 20
Pages: 9708-9715
DOI
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