ヘテロ接合からなる半導体複合粒子による二段階励起型光触媒の創製

• Project Area: Creation of novel light energy conversion system through elucidation of the molecular mechanism of photosynthesis and its artificial design in terms of time and space
• Project/Area Number: 18H05184
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kanagawa Institute of Industrial Sclence and Technology
• Principal Investigator: 秋山 賢輔 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 化学技術部, 主任研究員 (70426360)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2018: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 半導体複合粒子 / 鉄シリサイド / 光触媒 / 水分解 / 半導体 / 複合粒子

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、太陽光スペクトルの近赤外域まで利用可能とする光触媒材料、及びシステムの構築を目指して光電変換材料として研究開発されてきた鉄シリサイド（β-FeSi2 ）半導体と炭化シリコン（SiC）、及び酸化チタン（TiO2） 等のワイドギャップ半導体とが導電層を介して接合した半導体複合粒子を気相成長技術にて創製することを目的とする。
この半導体複合粒子の創製には、n型のワイドギャップ半導体粉末表面にβ-FeSi2の微細結晶が分散して形成されることが必要となる。本研究では粒径が数μmの Si、SiC、TiO2粉末表面に、金（Au）‐シリコン（Si）系共晶反応による融液を用いることで気相－液相－固相（VLS）成長機構により10 - 300nmのβ-FeSi2微細結晶が分散した複合粒子を合成した。
さらにこの半導体複合粒子に白金（Pt）、及び酸化コバルト（CoOx）助触媒ナノ粒子担持方法の検討を行い、犠牲剤を用いずにUV光（高圧水銀ランプ）、及び擬似太陽光（キセノンランプ）照射下での光触媒効果による水分解による水素（H2）、酸素（O2）の発生が確認された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] MOCVD growth of β-FeSi2 Film on modified Si surface by silver and enhancement of luminescence (2019)
  • Author(s): K. Akiyama, S. Nojima, R. Takahashi, Y. Matsumoto, H. Funakubo
  • Journal Title: Journal of Crystal Growth Volume: 506 Pages: 131-134
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2018.10.022
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of CaMgSi and Ca7Mg7.25Si14 single phase films and their thermoelectric properties (2019)
  • Author(s): Uehara Matsuo、Katagiri Atsuo、Kurokawa Mao、Akiyama Kensuke、Shimizu Takao、Matsushima Masaaki、Uchida Hiroshi、Kimura Yoshisato、Funakubo Hiroshi
  • Journal Title: MRS Advances Volume: 4 Issue: 25-26 Pages: 1503-1508
  • DOI: 10.1557/adv.2019.129
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 鉄シリサイド／炭化シリコン半導体複合粒子の創製と光触媒反応による水素生成 (2019)
  • Author(s): 秋山賢輔、野島咲子、高橋亮
  • Journal Title: ものつくり・産業技術専門誌 JETI Volume: 66 Pages: 63-64
• [Presentation] 水分解用・光触媒材料に向けた鉄シリサイド/酸化チタン複合粒子の作製 (2020)
  • Author(s): 秋山賢輔、高橋 亮、本泉 佑、舟窪 浩、入江 寛
  • Organizer: 日本化学会 第100春季年会
• [Presentation] 光触媒効果による水分解に向けたルチルTiO2とβ-FeSi2との複合粒子合成 (2020)
  • Author(s): 秋山賢輔、高橋亮、本泉佑、舟窪浩、入江寛
  • Organizer: 第67回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 金属間化合物MgB2、AlB2助触媒による水分解光触媒反応活性の向上とその役割 (2020)
  • Author(s): 今田有香、秋山賢輔、犬丸啓
  • Organizer: 第58回セラミックス基礎科学討論会
• [Presentation] Synthesis and Photocatalytic Properties of Iron Disilicide /SiC Composite Powder (2019)
  • Author(s): 秋山賢輔、本泉佑、野島咲子、高橋亮、入江寛
  • Organizer: Photocatalysis 3
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis and Photocatalytic Properties of Semiconducting Composite Powder (2019)
  • Author(s): 秋山賢輔、野島咲子、高橋亮、入江寛
  • Organizer: International Conference on Artificial Photosynthesis-2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Photocatalytic water splitting using intermetallic compound Mg1-xAlxB2 as co-catalysts (2019)
  • Author(s): 今田有香、長田祐希、秋山賢輔、犬丸啓
  • Organizer: International Solar Fuels Conference-3
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 水分解光触媒反応における金属間化合物Mg1-xAlxB2助触媒の効果ろその役割 (2019)
  • Author(s): 今田有香、長田祐希、秋山賢輔、犬丸啓
  • Organizer: 第124回触媒討論会
• [Presentation] Modifications of Band Gap Energy of Iron Disilicide Epitaxial Films (2019)
  • Author(s): K. Akiyama, S. Nojima, R. Takahashi, T. Uchida, H. Funakubo
  • Organizer: SPIE Photonic West 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 半導体複合粒子からなる光触媒材料の開発 (2019)
  • Author(s): 秋山賢輔
  • Organizer: 新学術領域研究「革新的光物質変換」 第二回公開シンポジウム
• [Presentation] 鉄シリサイド-炭化ケイ素複合粒子からなる水分解用光触媒材料 (2019)
  • Author(s): 秋山賢輔、野島咲子、高橋亮
  • Organizer: 新学術領域研究「革新的光物質変換」・第二回公開シンポジウム
• [Presentation] 光触媒効果による水分解に向けたSiCとβ-FeSi2半導体との複合粒子合成 (2019)
  • Author(s): 秋山賢輔、野島咲子、高橋亮、舟窪浩、入江寛 ,
  • Organizer: 第６６回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 半導体複合粒子による水分解用光触媒の作製 (2019)
  • Author(s): 秋山賢輔、野島咲子、高橋亮、舟窪浩、入江寛
  • Organizer: 第９９回日本化学会春季大会
• [Presentation] Synthesis and Photocatalytic Properties of semiconducting Composite Powder (2018)
  • Author(s): K. Akiyama, S. Nojima, R. Takahashi, H. Funakubo, H. Irie
  • Organizer: Materials Research Symposium Fall meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MOCVD合成したβ-FeSi2薄膜におけるエネルギーバンド変調 (2018)
  • Author(s): 秋山賢輔、野島咲子、高橋亮、舟窪浩
  • Organizer: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] MOCVD growth of luminescent b-FeSi2 film on modified Si surface by silver (2018)
  • Author(s): K. Akiyama, R. Takahashi, Y. Matsumoto, H. Funakubo
  • Organizer: The 19th International Conference on Metalorganic Vapor Phase Epitaxy
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 神奈川県立産業技術総合研究所 研究成果
  • URL: https://www.kistec.jp/research/
• [Remarks] 神奈川県立産業技術総合研究所 研究成果
  • URL: https://www.kanagawa-iri.jp/research/papers/