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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Creation of organic-inorganic hybrid environmental load-reducting materials using photoinduced reducing ability

Research Project

Project/Area Number 16H02987
Research InstitutionMeiji University

Principal Investigator

酒井 宗寿  明治大学, 研究・知財戦略機構, 研究推進員 (00392928)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 相澤 守  明治大学, 理工学部, 専任教授 (10255713)
池上 啓太  山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 准教授 (60372786)
Kalousek Vit  山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 助教 (00749773)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords表面・界面物性 / 新エネルギー / 複合材料・物性 / ナノ材料 / 光触媒 / 人工光合成 / メソ孔・多孔体 / キャリア寿命
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、グリーンテクノロジーに資する光誘起還元触媒に対し、物理化学的な視点(相界面制御と電気化学)から性能向上に取り組んでいる。その際、「常温作動の二酸化炭素濃縮領域」を形成させ、実用性に富んだ高効率環境負荷低減材料(二酸化炭素還元)を開発を目指してきた。これは、「二酸化炭素を光触媒近傍に濃密に配し、その還元を促進させる」という材料設計コンセプトを、「常温で作動する“K-Al系複合酸化物”」と「共連続メソポーラス孔を有する“光誘起還元触媒”の多孔質ナノ粒子」を複合化することで実現し、取扱いが容易で高効率な二酸化炭素還元材料を提供することを狙いとしている。
現状、ウェットプロセスを用いた2つの組成の粒子複合化(二酸化炭素吸着材:K-Al系複合酸化物の粒径数μmの多孔質体と、チタン酸ストロンチウム粒子の複合化)の条件探索を進め、そのノウハウを蓄積しつつある。さらに、ウェットプロセス以外での複合化についても、探求を開始した。一方、バナジウム酸ビスマス等を用いたナノ粒子の光電極化についても、作製ノウハウを蓄積させつつある。
また、本研究において、光触媒還元能とキャリア寿命の間の関係を考察していくことを研究目的の主眼の一つに挙げている。本研究で「キャリア寿命」の計測に用いる「マイクロ波光導電減衰法」は、電極や薄膜の形成を必要としない粉末状態(実際に光触媒がワークさせる状態と同じ環境)でキャリア寿命を計測することが特徴であるが、一つの閾値と予想していた「評価手法と解析方法の探索」は、ほぼ終了させることができた。今後、各種の光触媒のキャリア寿命の測定を進め、電子寿命と光触媒活性の間の学理の追求を進展させていきたい。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ウェットプロセスを用いた粒子複合化(チタン酸ストロンチウムと二酸化炭素吸着材)の条件探索は、一定の進展を得ている。一方、バナジウム酸ビスマスのナノ粒子の光電極化についても、作製ノウハウの蓄積が進んできている。また、本研究において、光触媒還元能とキャリア寿命の間の関係を考察していくことを研究目的の主眼の一つに挙げているが、マイクロ波光導電減衰法を用いた「キャリアライフタイム」の計測において、電極形成を必要としない粉末状態の無機系光触媒の評価が、可能であることを確認している。

Strategy for Future Research Activity

現状では、大幅な分担等の役割変更の必要性は、積極的な理由が存在しない。ウェットプロセスを用いた粒子複合化(チタン酸ストロンチウムと二酸化炭素吸着材)の条件探索や、バナジウム酸ビスマスのナノ粒子の光電極化の作製ノウハウの蓄積が進んできているが、昨年度に検討した以外のプロセスも含め更なる最適化を模索し、光触媒能の向上を試みる。
一方、電極形成を必要としない粉末状態(実際に光触媒がワークさせる状態と同じ環境)を特徴としたキャリア寿命計測については、ぞの「評価手法と解析方法の探索」はほぼ終了しており、各種の光触媒のキャリア寿命の測定を進め、電子寿命と光触媒活性の間の学理の追求を進展させていく。
また、二酸化炭素還元光触媒としての国際的な競争力の確保には、光電気化学的な計測や活性評価方法等の正当性の確保をさらに進めることにより、相対的優位性の根拠をより強く示すデーターを取得する必要性を認識している。さらに、界面剥離等の耐久性に関する課題も、徐々に考慮していくことが望ましいのかもしれない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Droplet viscosity effects on dynamic hydrophobicity of a solid/liquid bulk composite prepared from porous glass2017

    • Author(s)
      K. Yokoyama, M. Sakai, T. Isobe, S. Matsushita, A. Nakajima
    • Journal Title

      Journal of Materials Science

      Volume: 52 Pages: 595-604

    • DOI

      10.1007/s10853-016-0356-z

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 固体表面の動的撥水性に関する最近の話題2017

    • Author(s)
      酒井宗寿・中島章
    • Journal Title

      色材協会誌

      Volume: 90 Pages: 15-22

    • DOI

      10.4011/shikizai.90.15

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] はっ水性,親水性を生かした新しい表面利用技術2017

    • Author(s)
      酒井宗寿・中島章
    • Journal Title

      表面技術

      Volume: 67 Pages: 467-472

    • DOI

      10.4139/sfj.67.467

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Al-based mixed oxides as high-capacity carbon dioxide adsorbents2017

    • Author(s)
      Keita Ikeue, Masashige Suzuki, Munetoshi Sakai, Tarun Chand Vagvala, Vit Kalousek
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters

      Volume: 677 Pages: 55-59

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2017.03.087

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of chelate-setting B-tricalcium phosphate cements with enhanced bioresorbability and their materials properties2017

    • Author(s)
      K. Nagata, T. Konishi, M. Honda, M. Aizawa
    • Journal Title

      Key Engineering Materials

      Volume: 720 Pages: 157-161

    • DOI

      KEM.720.157

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 固体/液体複合撥水性材料上での水-グリセリン混合液体の転落2017

    • Author(s)
      高橋 宏和・磯部 敏宏・松下 祥子・中島 章・酒井 宗寿
    • Organizer
      セラミックス協会 年会
    • Place of Presentation
      日本大学 (東京都)
    • Year and Date
      2017-03-18
  • [Presentation] a面を多く露出した水酸アパタイトセラミックスの作製とその評価2016

    • Author(s)
      玉澤成記, 相澤 守
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会 シンポジウム2016
    • Place of Presentation
      福岡市 福岡国際会議場
    • Year and Date
      2016-11-21 – 2016-11-22
  • [Presentation] 多孔質吸着材上に固定化したSrTiO3ナノ粒子の光触媒特性2016

    • Author(s)
      板井崇晃, 鈴木将成, Vagvala Traun Chand, Kalousek Vit, 池上啓太
    • Organizer
      2016年日本化学会中国四国支部大会
    • Place of Presentation
      香川
    • Year and Date
      2016-11-05
  • [Presentation] 金属錯体で修飾したカーボンナノチュブ系光触媒による水素発生反応2016

    • Author(s)
      池上啓太, 箱木晃, 井上匡人, 酒井宗寿, VAGVALA, Tarun,, Vit KALOUSEK, 田嶋智之, 高口豊
    • Organizer
      第118回触媒討論会
    • Place of Presentation
      盛岡市
    • Year and Date
      2016-09-21
  • [Book] リンの事典:第1章 リンの化学;1-1 リンとはなにか;リンの性質2017

    • Author(s)
      相澤 守
    • Total Pages
      印刷中
    • Publisher
      朝倉書店
  • [Remarks] https://ja-jp.facebook.com/munesakai

    • URL

      https://ja-jp.facebook.com/munesakai

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Published: 2018-01-16  

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