2019 Fiscal Year Research-status Report
表面プラズモン共鳴を利用した光熱触媒による二酸化炭素のメタン化
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18K05207
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
加古 哲也 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (00399411)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素 / 光 / 還元 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽光特に模擬太陽光などの光エネルギーと触媒金属などに含有する金属や金属化合物の表面プラズモン共鳴による熱および光励起を利用して、二酸化炭素の還元などを行い、メタンなどの有用な化学燃料の合成について研究を行った。光による温度上昇を制御するため、よりマイルドな光照射条件を選択し、さらには必要に応じてヒーターを利用して、温度コントロールを行った。
光照射による光触媒効果を排除するために模擬太陽光照射により光触媒活性を示さないシリカを本年度は担体として利用し、フロー系で実験を行った。（フロー系で実施したため、担体は一部還元されているものと考えられる）制御した反応温度において活性に差は生じるが、光照射によっても活性の増大が見られ、最大2倍程度の活性上昇が見られた。様々な検証実験などの結果、表面プラズモン由来の熱電子により活性が上昇したものと示唆された。
さらには、この反応で利用される水素の供給源として、有機物から水素を製造することを試みた。銅単体触媒を利用しても水素の製造が確認できたが、銅ニッケルの合金触媒を利用することで、水素製造活性はさらに上昇した。可視光照射の有無で活性の増大が確認できており、そのアクションスペクトルが吸収最大値でほぼ最大となっていることなどから、これらの活性上昇は表面プラズモン共鳴による効果であることが示唆された。最適な銅とニッケルの比およびより詳細なメカニズムについては現在検討中である。
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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
表面プラズモン共鳴に由来すると考えられる反応により、メタンなどの化学エネルギーの製造およびその反応の原料の製造に成功しており、また、表面プラズモン共鳴を引き起こす金属単体のみでなく、それを含む合金で活性が上昇するという有望なデータを得ており、順調に進んでいるといいえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
触媒金属の合金化により、活性が増大することが確認できた。それゆえ、その組成比や形態の最適化によりさらなる活性の上昇を目指す。さらには、その活性上昇のメカニズムやダイナミクスについても更なる検討を実施する。
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Research Products
(3 results)
