磁性可視光応答光触媒の活性メカニズムの解明と高活性化

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06012
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 手塚 慶太郎 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00334079)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: セラミックス / 光触媒 / 磁性

Outline of Annual Research Achievements

光触媒の研究は酸化チタンを中心とする不対電子を持たない金属酸化物の研究が主流であり，不対電子を持つ遷移金属酸化物を用いた研究は遅れている。酸化チタン等の従来の光触媒が非磁性体であったのに対して，不対電子を有する化合物は磁性体である。私達は，不対電子を持ついくつかの鉄複合酸化物に可視光応答性を有する光触媒活性があることを明らかにしてきた。また，磁性光触媒は，従来の非磁性とは異なる特徴的な性質を有することもわかってきた。ある系では，遷移機構についてもある程度明らかにできた。しかし，これら磁性光触媒に関する研究はまだまだ少なく，これらの鉄複合酸化物の光触媒活性や反応機構については未解明な部分が多い。このため，本研究ではこれら鉄複合酸化物における特異性のメカニズムを明らかにし，磁性と可視光応答性を併せ持った新しい光触媒の開発指針を得るとともに開発を目指す。
H29年度は，予定通り数種の鉄複合酸化物の固溶体の精密合成に成功した。これら固溶体の結晶構造の精密化も行った。固溶体の金属－酸素間距離，結合角，各原子種の結晶学的サイトにおける占有率を明らかにし，固溶に伴う結晶構造の変化の傾向を詳細に把握できた。UV-VIS拡散反射スペクトル測定を行い，光学バンドギャップを求め，固溶量に伴うバンドギャップの変化の傾向を明らかにすることができた。また，XPS測定により，価電子帯の状態についても調べた。メタノール分解と酢酸分解反応に関して光触媒活性を調査した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

H29年度は，予定通り数種の鉄複合酸化物の固溶体の精密合成に成功し，光学特性や光触媒活性の測定に成功している。一方，比較に必要な一つの化合物の単相化が少し遅れており，現在，他の合成法を検討中である。このような状況から総合的には上記の区分になると判断した。

Strategy for Future Research Activity

研究は概ね予定通りであるので基本的には当初の計画通りに進める予定である。

Causes of Carryover

(理由) バンド構造研究に関する物品が計画時と予算が変更になり，使用していない。このため，次年度使用額が生じている。
(使用計画) 光触媒の合成に関係する原料等の物品，バンド構造の測定と計算に関係する物品，評価に関係する物品の購入を予定している。これ以外には学会出張の旅費，機器のレンタル料，学会誌掲載料を計上した。