2020 Fiscal Year Annual Research Report
Reduction of CO2 into chemical fuel using photothermal and plasmonic effects
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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 | 光 / 二酸化炭素 / 還元 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球の温暖化による気候変動が大きな問題となってきており、地球温暖化を促進すると言われている二酸化炭素の除去あるいはエネルギーとしての再利用に近年大きな関心が寄せられてきている。
特に本研究では二酸化炭素から水素及び（模擬）太陽光の熱及び光子（そして表面プラズモン共鳴現象）を利用することによって、有用な化学エネルギーや原料（メタン、メタノール、一酸化炭素）を効率よく合成できる金属触媒の開発を試みた。また、二酸化炭素を還元するときに使う水素を有機物から効率よく合成する方法、触媒についても併せて検討した。
本年度は多くの合成した材料の中から湿式法で金ロジウム合金を合成し酸化チタン薄膜の上に担持した材料に注目した。二酸化炭素と水素を1：4の比で流したフロー系で活性を評価したところ、光照射によりメタンの生成活性が大いに向上することが明らかになった。 これは光照射により一部の可視光が金を主体とする表面プラズモン共鳴により吸収され、励起し、熱電子がより局在的かつより選択的に金属触媒表面へと拡散し、表面に強い熱エネルギーを伝え、温度上昇を誘起したものと考えられる。その結果、非プラズモンの光照射の場合と比してより短時間で温度上昇させることができ、メタン生成反応が進行したものと考えられた。さらには合金化により金からロジウムへの熱電子の拡散距離がより短くなりうるため熱電子由来の熱の伝導効率がさらに増大し、より活性が向上しているものと考えられた。
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[Journal Article] Targeted removal of interfacial adventitious carbon towards directional charge delivery to isolated metal sites for efficient photocatalytic H2 production2020
Author(s)
Y. Li, S. Wang, P. Wang, Y. He, X. wang, K. Chang, H. Lin, X. Ding, H. Chen, H. Zhang, Y. Izumi, T. Kako, and J. Ye
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Journal Title
NANO ENERGY
Volume: 76
Pages: 105077
DOI
Peer Reviewed
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