2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of QDs/nanosheet heterostructures visible-light photocatalysis for water-splitting
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18F18337
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
勝又 健一 東京理科大学, 基礎工学部材料工学科, 准教授 (70550242)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
KHAN SOVANN 東京理科大学, 研究推進機構総合研究院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2018-11-09 – 2021-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 光触媒 / 酸化チタン / 水分解 / 水素生成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ボトムアップ法による多孔質ナノシート合成と液相プロセスによる量子ドット合成を融合して量子ドット/ナノシートヘテロ構造体を創製し、太陽光エネルギーで水を分解して水素を生成できる光触媒を開発することである。具体的には、以下の研究項目を実施する。
・有機テンプレートを用いたZnSまたはZnO多孔質ナノシートの合成
・ハイドライド系量子ドットと多孔質ナノシートの複合化によるヘテロ構造の創製
・作製したヘテロ構造体の物性・光触媒特性（水分解水素生成能）の調査
2019年度は、アナターゼ/ブロンズ相のTiO2とカーボン量子ドットのワンポット合成を行い、合成した試料について光触媒水分解による水素生成能を調査した。四塩化チタンとエチレングリコールを使用したソルボサーマル法でカーボン量子ドットが担持されたアナターゼ/ブロンズ相のTiO2が合成できた。反応温度と反応時間の制御により、ブロンズの単相、アナターゼ/ブロンズの混相、アナターゼの単相を制御できた。合成した試料の光触媒活性は、水銀キセノンランプを用いて、水-エチレングリコール混合水溶液からの水素生成によって評価した。水素生成量は、アナターゼ/ブロンズ混相＞アナターゼ単相＞ブロンズ単相の順で多かった。アナターゼ単相について、カーボン量子ドットの有無を比較すると、カーボン量子ドット担持試料が高い活性を示した。アナターゼ/ブロンズ混相の高い光触媒活性は、効果的な電荷分離と広域光吸収によるものと考えられる。
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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
2019年度の目的である量子ドットとの複合化について研究を遂行し、論文投稿するに値する成果が得られた。加えて、次のステップのナノシートやナノチューブを使った光触媒の研究も成果が出ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
合成した量子ドット/ナノシート、量子ドット/ナノシートヘテロ構造体について光電流特性評価により半導体特性、ガラス製の閉鎖循環系装置により水分解によって生成する酸素、水素生成を測定する。水素、酸素の定量にはガスクロマトグラフィー（TCD）を用いる。光源にはUVシミュレーター、ソーラーシミュレーターを用いる。また、バンドパスフィルターを使い光触媒活性の波長依存性を明らかにする。
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