Hydrogen generation using photocatalysis / Au nanowire with multi-level

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K04877
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28020:Nanostructural physics-related
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: TAKASE Kouichi 日本大学, 理工学部, 教授 (10297781)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 智弘 関西大学, システム理工学部, 教授 (80581165) ; 田中 啓文 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (90373191)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 局在表面プラズモン / 金ナノワイヤー / 酸化チタン / 水分解 / 水素生成

Outline of Final Research Achievements

In this study, in order to make titanium dioxide, a photocatalytic material that responds only to UV light, responsive to visible light, we aimed to utilize the high-energy electrons that can cross the energy barrier at the semiconductor/metal interface generated by the localized surface plasmon induced in the gold nanoparticles, and fabricated titanium dioxide thin film/gold nanowire composites to evaluate their photocatalytic potential. fabricated and their photocatalytic ability was evaluated. Compared to gold nanoparticles, gold nanowires are capable of absorbing multiple wavelengths of light and have a larger surface area for photocatalysis. The fabricated composites were placed in water and the gases produced under visible light were analyzed, and it was confirmed that hydrogen was generated as initially expected.

Free Research Field

ナノ構造物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、ポーラスアルミナ底部にある絶縁層を除去したナノ細孔を鋳型として用い、これに金ナノワイヤーを埋め込んだ。周囲のアルミナを化学エッチングした結果、自立した金ナノワイヤーを得ることができ、これに対して原子層堆積法にてTiO2の堆積を行った。得られた金ナノワイヤーが密集していたため、TiO2はナノワイヤーの上面のみに堆積した。当初の計画とは異なる構造であったが、作製した半導体／金属ナノ複合体を可視光下で用いて水分解の試験を実施した結果、わずかではあったが水素の生成を確認できた。
当初のアイディアで酸化チタンの可視光応答に成功したことは、次世代エネルギー政策を考える上で大きな成果である。