2016 Fiscal Year Research-status Report
Bi系複合酸化物の低温合成とヘテロ接合による有機物酸化活性の改善
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15K05658
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| Research Institution | Kitakyushu National College of Technology |
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Principal Investigator |
松嶋 茂憲 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科(物質化学コース), 教授 (80229476)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小畑 賢次 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科(物質化学コース), 准教授 (70370046)
園田 達彦 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科(物質化学コース), 准教授 (30403992)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光触媒 / 錯体重合法 / 機器分析 / 第一原理バンド計算 / Bi系複合酸化物 / 可視光応答 / BiVO4 / 異種元素添加 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らは、可視光応答性光触媒としてBi系複合酸化物に注目し、(1) 低温合成・焼成時間の削減による比表面積の向上，(2) 不純物ドープ効果の明確化, (3) 理論計算の実施による光学的性質の解析, (4) 材料複合化による光酸化分解能の向上について研究を進めている。今回、Bi系複合酸化物としてBiVO4及びBi2WO6に着目し、それらの低温調製法や熱処理条件（焼成温度や焼成時間）の検討，異種元素の探索と添加効果の明確化，理論計算による電子構造や光学的性質の評価について取り上げた。従来のCa4Bi6O13やSr2Bi2O5はp型半導体であることが示唆されており、BiVO4やBi2WO6はn型半導体であるため、Bi系のpnヘテロ接合型光触媒の創製による有機物の光酸化分解活性の向上が期待される。まずBiVO4の光触媒活性能を高めるために、低温合成による高比表面積試料の調製について検討した。錯体重合法では、固相反応法よりも100 °C低い温度で単斜晶系のBiVO4単相が生成することがわかった。異種元素の添加では、Laを添加すると単斜晶系のBiVO4が得られるが、Moを添加すると正方晶系のBiVO4が生成した。これらの異種元素を添加するとBiVO4の結晶子サイズが減少し、比表面積の向上が示唆された。異種元素添加によってBiVO4の基礎吸収端は大きく変化しないが、第一原理計算の結果、BiVO4の価電子帯や伝導帯に異種元素に由来する電子状態が確認された。可視光照射下においてイソプロパノール分解活性を試験したところ、添加前よりもMo添加によって、BiVO4のイソプロパノール酸化分解活性が向上することがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は、Bi系複合酸化物（特にBiVO4）について、(1) 低温合成・焼成時間の削減による比表面積の向上, (2) 不純物ドープ効果の明確化を実施しており、(3) 理論計算の実施による光学的性質の解析, (4) 材料複合化による光酸化分解能の向上について検討を進めている。固相反応法と比較して、錯体重合法ではBiVO4の微粒子化し、異種元素を添加するとさらに微粒子化が進行する。異種元素の添加は、可視光照射下における有機物酸化分解活性の改善にも有効であることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（理由）
平成29年度は、27, 28年度までの研究成果をさらに発展させるために、Bi系複合酸化物に添加する異種元素の探索，機器分析や第一原理バンド計算による異種元素の役割の明確化，材料複合化による光触媒活性の改善に取り組む。
（次年度使用額が生じた理由と使用計画）
研究計画の変更及び研究を遂行する上において大きな問題点は、生じていない。
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| Causes of Carryover |
研究成果の公表において、学会発表よりも論文投稿を優先して学会参加を延期したため。また、共同研究者（園田氏）が育児休暇を取得したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試薬等の消耗品代として使用予定。
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Research Products
(13 results)
