光触媒粒子へのビルトイン電場導入による励起電子―正孔再結合制御
Publicly Offered Research
| Project Area | Chemical conversion of solar energy by artificial photosynthesis: a breakthrough by fusion of related fields toward realization of practical processes |
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| Project/Area Number |
25107503
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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 |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大谷 文章 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (80176924)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2014)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 光触媒 / 電荷分離 / 内部電場 / ファセット / アナタース / 酸化チタン / 十面体形状 / 結晶格子面 / アスペクト比 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光触媒の必要条件は，伝導帯下端と価電子帯上端がそれぞれ被還元物と被酸化物の標準電極電位よりカソード側，アノード側であることとされてきたが，犠牲剤を用いる反応が進行しても，実際には水分解が起こらないことが多い．これまでの研究実績に基づいて高効率のエネルギー蓄積型反応のためには，電子正孔の分離すなわち電荷分離を起こすための内部電場が必要であるとの作業仮説をたてた．水中浮遊粒子に外部電場をかけられないので，内蔵電場（built-in electric field）をもつ光触媒粒子の開発を提案する．開発した酸化チタン微粒子製造プロセスによりアナタース｛101｝面と｛001｝面が特異的に露出した十面体あるいは｛101｝面だけが露出した八面体を調製でき，アナタースの｛001｝，｛101｝面は表面荷電状態がことなる．この粒子の異方性にもとづく内蔵電場の形成と光触媒活性にあたえる影響を解明することを目的とした．十面体および八面体形状アナタース酸化チタンを調製した．電荷分離の評価方法として，金属イオンの還元による金属微粒子の析出と酸化による金属酸化物微粒子析出場所を観察することにより，多面体構造の酸化チタン粒子による光触媒反応系において酸化と還元が面特異的に進行することが報告されている．この方法を適用したが，明確な面選択性は見られなかった．気相法により合成した十面体形状アナタース酸化チタン微粒子では，反応系内に水素源がないため，調製した状態では水酸基が存在しないと考えられ，ファセットの種類により水酸基の形成が特異的である可能性がある．実際に，白金と金の析出について，各ファセットの露出面積も考慮に入れて光析出した粒子の密度を詳細に算出すると，両金属の析出の面依存性にちがいが認められたことから，内部電場の存在を仮定しなくても結果を説明できると考えられる．
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| Research Progress Status |
26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 |
26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
(18 results)
