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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Enhanced photocatalytic activity of wide solar spectra usage type photocatalyst based on intramolecular modified polymer material

Research Project

Project/Area Number 18H02013
Research InstitutionMie University

Principal Investigator

勝又 英之  三重大学, 工学研究科, 准教授 (10335143)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywordsグラファイト状窒化炭素 / 分子内修飾 / 非金属ドープ / 可視光 / 水分解
Outline of Annual Research Achievements

クリーンな水素生成技術として、太陽光の主成分である400 nm以上の可視光を吸収して、水を効率良く分解する光触媒反応系の構築が望まれている。光触媒高活性化に関するアプローチの一つとして、ヘテロ接合の形成がある。しかし、ヘテロ接合の構築がその界面でのみ作用するため、電子-正孔対の分離の促進は限定的である。そこで本研究では、炭素と窒素のみで構成されているグラファイト状窒化炭素光触媒のトリアジン環平面内に、直接異種構造を導入する分子内修飾法を確立することを目的としている。さらに非金属ドーピングという構造修飾と組み合わせることにより、新たな可視光応答活性の発現をねらい、水素生成に対する実用レベルの光触媒の構築を目指している。
本年度は昨年度までに最適化してきたリン担持芳香環含有窒化炭素の構造的・工学的特徴を明らかにした。芳香環やリンのドープは、窒化炭素のXRDパターンに大きな変化はなかったことから、ドープにより基本骨格に変化がないことが明らかとなった。しかし、ピークがブロードし、強度が減少していることから、重合度が減少し、結晶度が減少したと判断できた。P2pXPSナロースペクトルにおいて、P-N結合を示すピークを確認できた。このことはFT-IRからも確認することができた。したがって、窒化炭素構造のCがPに置換されたことが明らかとなった。また、C1sXPSナロースペクトルからトリアジン環が減少し、芳香環が組み込まれたことが確認できた。PLスペクトルを測定したところ、リン担持芳香環含有窒化炭素が示すピークがレッドシフトを示し、さらにピーク強度が小さくなっていることが分かった。このことから、電子―正孔対の再結合が抑制されることがわかった。また、時間分解PLスペクトルからリン担持芳香環含有窒化炭素が示す励起子の平均寿命は長く、光触媒反応に効率よく寄与できることが明らかとなった。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (16 results)

All 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Synthesis of an iso-type graphitic carbon nitride heterojunction derived from oxamide and urea in molten salt for high-performance visible-light driven photocatalysis2022

    • Author(s)
      Ashraful Islam Molla Md.、Katsumata Hideyuki、Furukawa Mai、Tateishi Ikki、Kaneco Satoshi
    • Journal Title

      New Journal of Chemistry

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1039/D2NJ00741J

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dual Z-scheme heterojunction g-C3N4/Ag3PO4/AgBr photocatalyst with enhanced visible-light photocatalytic activity2022

    • Author(s)
      Katsumata Hideyuki、Islam Molla Md Ashraful、Islam Jahida Binte、Tateishi Ikki、Furukawa Mai、Kaneco Satoshi
    • Journal Title

      Ceramics International

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2022.04.176

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Highly photocatalytic hydrogen generation over P-doped g-C3N4 with aromatic ring structure2021

    • Author(s)
      Katsumata Hideyuki、Tateishi Ikki、Furukawa Mai、Kaneco Satoshi
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 299 Pages: 130068~130068

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2021.130068

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultra-thin graphene/g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub> nanosheets with in-plane heterojunction for enhanced visible-light photocatalytic hydrogen evolution performance2021

    • Author(s)
      Kuwahara Shuhei、Tateishi Ikki、Furukawa Mai、Katsumata Hideyuki、Kaneco Satoshi
    • Journal Title

      Materials Technology

      Volume: - Pages: 1~10

    • DOI

      10.1080/10667857.2021.2016310

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of Heavy Metal-Free Photocatalytic RhB Decomposition System Using a Biodegradable Plastic Substrate2021

    • Author(s)
      Tateishi Ikki、Furukawa Mai、Katsumata Hideyuki、Kaneco Satoshi
    • Journal Title

      ChemEngineering

      Volume: 5 Pages: 11~11

    • DOI

      10.3390/chemengineering5010011

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Photocatalytic degradation of bisphenol A with S-scheme using O-doped dual g-C3N4 under visible light2021

    • Author(s)
      Ikki Tateishi, Mai Furukawa, Hideyuki Katsumata, Satoshi Kaneco
    • Organizer
      18th Japan-Korea Symposium on Catalysis
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Porous oxygen-modified g-C3N4 nanosheets using pyridine solution for highly efficient photocatalytic hydrogen generation2021

    • Author(s)
      Shuhei Kuwahara, Ikki Tateishi, Hideyuki Katsumata, Mai Furukawa, Satoshi Kaneco
    • Organizer
      18th Japan-Korea Symposium on Catalysis
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photocatalytic visible-light hydrogen production activity of carbon-ringmodified graphitic carbon nitride with isotype heterojunction2021

    • Author(s)
      Motoki Sato, Hideyuki Katsumata, Ikki Tateishi, Mai Furukawa, Satoshi Kaneco
    • Organizer
      18th Japan-Korea Symposium on Catalysis
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photocatalytic Hydrogen Production Over Carbon-Ring-Modified Isotype Heterojunction Graphitic Carbon Nitride Under Visible Light2021

    • Author(s)
      Motoki Sato, Hideyuki Katsumata, Ikki Tateishi, Mai Furukawa, and Satoshi Kaneco
    • Organizer
      INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENGINEERING TECHNOLOGY (ICET) 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Facile Preparation of Porous Oxygen-Modified g-C3N4 Nanosheets For Improved Visible-Light-Driven Photocatalytic Hydrogen Production2021

    • Author(s)
      Shuhei Kuwahara, Ikki Tateishi, Mai Furukawa, Hideyuki Katsumata, and Satoshi Kaneco
    • Organizer
      INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENGINEERING TECHNOLOGY (ICET) 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ピリジン溶液を用いた酸素修飾グラファイト状窒化炭素による光触媒性水素生成効率の向上研究2021

    • Author(s)
      桑原 周平・立石 一希・ 勝又 英之・古川 真衣・金子 聡
    • Organizer
      日本分析化学会第70年会
  • [Presentation] アイソタイプヘテロ接合を有する炭素環修飾グラファイト状窒化炭素の光触媒的可視光水素生成活性の向上2021

    • Author(s)
      佐藤 元紀・勝又 英之・立石 一希・古川 真衣・金子 聡
    • Organizer
      日本分析化学会第70年会
  • [Presentation] 多孔質酸素修飾グラファイト状窒化炭素ナノシートの合成とその水素生可視光成活性2021

    • Author(s)
      桑原 周平・立石 一希・勝又 英之・古川 真衣・金子 聡
    • Organizer
      第11回CSJ化学フェスタ
  • [Presentation] 炭素環修飾されたアイソタイプヘテロ接合型グラファイト状窒化炭素による可視光下における水素生成法2021

    • Author(s)
      佐藤 元紀・勝又 英之・立石 一希・古川 真衣・金子 聡
    • Organizer
      第11回CSJ化学フェスタ
  • [Presentation] アイソタイプヘテロ接合を有する炭素環修飾グラファイト状窒化炭素による可視光水素生成2021

    • Author(s)
      佐藤元紀・勝又英之・立石一希・古川真衣・金子聡
    • Organizer
      第52回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [Presentation] 窒化炭素ベースメタルフリー光触媒による可視光水素生成活性の向上研究2021

    • Author(s)
      桑原周平・立石一希・勝又英之・古川真衣・金子聡
    • Organizer
      第52回中部化学関係学協会支部連合秋季大会

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Published: 2022-12-28  

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