2015 Fiscal Year Research-status Report
金コア－硫化物シェルハーフカット形プラズモニック光触媒によるソーラー物質変換
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15K05654
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
多田 弘明 近畿大学, 理工学部, 教授 (60298990)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Auコア－硫化カドミウムシェルハーフカットナノエッグ粒子(Au@CdS-HCNE)の合成に成功し、ソ－ラーシュミレーターを光源とした可視光照射下で水から水素が生成することを確認した。１．析出沈殿法を用いてZnO担体上にAuナノ粒子を担持したのち、光析出法を用いてAuナノ粒子表面に選択的にCdSシェル層を形成させた。その後、ZnO担体を完全に溶解させることにより、Au@CdS-HCNE粒子が生成することを透過型電子顕微鏡で直接確認した。２．Au@CdS-HCNE粒子を純水に分散後、可視光を照射することにより水素が生成することをガスクロマトグラフィーで確認した。３．Auコア－とCdSシェルの間に、電子フィルターとしてZnS層を挟むことにより、水分解に対する可視光活性が顕著に増大することを見出した。４．光電気化学セルを用いたモデル系を用いて、Auナノ粒子からCdSへの可視光誘導電子移動が起こることを明らかにした。その結果、Au@CdS-HCNE粒子がプラズモニック光触媒として働くことが実証された。以上の結果を学会で口頭発表した。５．CdSe量子ドット担持TiO2のモデル系に対する密度汎関数理論計算を行い、CdSe価電子帯からTiO2伝導帯への直接電子遷移が起こることを明らかにした。この結果は、量子ドット増感光電気化学セルの光アノードを設計する上で極めて重要であると考えられる。本研究結果を学術雑誌に公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前述の通り、Auコア－とCdSシェルの間に、電子フィルターとしてZnS層を挟むことにより、水分解に対する可視光活性が顕著に増大することを見出した。これは、予想外の発見であり、Au@CdS-HCNEプラズモニック光触媒の活性を向上させる上で非常に重要な知見になると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
Auコア－金属硫化物(MS)シェル(Au@MS)-HCNEプラズモニック光触媒の水分解の活性向上、および二酸化炭素の高効率還元固定化を主目的として、合理的な材料デザインと合成を行い、疑似太陽光照射下における光触媒活性を評価する。
１．Au@MS-HCNEプラズモニック光触媒：①水分解活性の向上 ②二酸化炭素還元多電子還元電極触媒の探索 ③Au@MS-HCNEプラズモニック光触媒のデザイン、合成および特徴づけ
２．二酸化炭素還元に対する可視光活性評価
３．DFT計算による反応解析
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| Causes of Carryover |
現在、文部科学省私立大学戦略的研究基盤形成支援事業に近畿大学の「太陽光利用促進のためのエネルギーベストミックス研究拠点の形成」が採択されており、本代表者もプロジェクトメンバーの一員になっている。消耗品費の支出が当初予定よりも少なくて済んだ。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
来年度の実施内容に記載した通り、研究が予想以上に発展しているために、材料費が当初計画を超えることが予想される。従って、来年度は、今年度余った額も含めて有効に使用する予定である。
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