2018 Fiscal Year Annual Research Report
Sodium Tantalate (NaTaO3) Photocatalysts: Why So Active for Water Splitting
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16H02250
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
大西 洋 神戸大学, 理学研究科, 教授 (20213803)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小堀 康博 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (00282038)
立川 貴士 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 准教授 (20432437)
高橋 康史 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 准教授 (90624841)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 人工光合成 / 半導体光触媒 / ペロブスカイト構造 / 電子-正孔再結合 / 電子励起状態 / 光化学 / 金属ドーピング / 濃度傾斜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
世界最高効率で水を全分解するタンタル酸ナトリウム光触媒における再結合抑制のしくみを明らかにするために本基盤研究（A）を組織した。3年間にわたる研究プロジェクトを総括する本年度には、種々の金属元素をドーピングしたタンタル酸ナトリウムおよびタンタル酸カリウム光触媒を合成して、蛍光X線分析・X線回折・ラマン散乱・X線吸収分光・赤外吸収分光・蛍光X線ホログラフィー・単一粒子蛍光分光・電子スピン共鳴分光を用いて計測評価した。
計測評価の結果を総合して、NaTaO3光触媒に金属カチオンをドーピングしたとき（1）ペロブスカイト型格子のAサイトとBサイト同時置換をともなう固溶体が生成し（2）微粒子光触媒の合成過程でドーピング濃度傾斜が自然発生して伝導帯にエネルギー傾斜をつくり（3）電子と正孔を空間分離するしくみを提案した。
さらに水分解反応の最終生成物である溶存酸素と溶存水素を走査型電気化学顕微鏡を用いた時間分解検出する方法論を開拓した。直径10 μmの白金電極をディスク成形したタンタル酸ナトリウム光触媒に10 μmまで接近させて溶存酸素と水素を時間分解能0.1秒で電気化学的検出することに成功した。
また、チタン酸ストロンチウム単結晶ウェハを基板とするヘテロエピタキシャル合成、あるいはタンタル酸カリウム単結晶ウェハへの金属ドーピングによって、タンタル酸ナトリウム光触媒の動作メカニズムを実験的に解析するためのプラットフォームを構築した。
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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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