2018 Fiscal Year Research-status Report
Physical properties of solid solution oxides with single-nanometer dimensions and using for photocatalytic water splitting under visible light
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18K05275
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
辻 悦司 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (80610443)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅沼 学史 鳥取大学, 工学研究科, 講師 (90731753)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超微粒子 / 多元系遷移金属酸化物 / 逆ミセル法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの知見をもとに2 nm程度の逆ミセル内でブラウンミラーライト型Ca2FeCoO5前駆体を合成し、これを酸化アルミニウムなどの両性酸化物担体に担持した。その後、大気中で焼成したところ、酸化アルミニウム、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化スズを用いた場合、酸化チタンを用いた場合と同様にブラウンミラーライト型Ca2FeCoO5が得られた。一方、酸化タングステンを用いた場合には、不純物相も得られることがわかった。また、担体上に形成したCa2FeCoO5に着目したところ、酸化スズでは酸化チタンを用いた時と同様に、10 nm程度のCa2FeCoO5超微粒子が形成することがわかった。一方、酸化アルミニウム、酸化鉛、酸化亜鉛を用いた場合には、担体表面を覆うように薄膜状のCa2FeCoO5が形成することがわかった。
Ca2FeCoO5前駆体のゼータ電位を測定したところ、酸化アルミニウム、酸化鉛、酸化亜鉛よりも大きく、酸化スズ、酸化チタンとは比較的近い値を示し、酸化タングステンよりも小さい値であることがわかった。以上のことから、ゼータ電位の異なる酸化物担体を用いることで、逆ミセル法によりCa2FeCoO5の形態を制御できることがわかった。
こうして得られたさまざまな酸化物担体上で合成したCa2FeCoO5の光学物性を評価したところ、どの酸化物担体を用いた場合にもバルクでは見られない特異的な可視光領域での光吸収が見られた。
一方、両性酸化物上で合成したCa2FeCoO5についてアルカリ溶液による担体の溶解を検討したところ、単離後のCa2FeCoO5が変性することがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
酸化チタン以外の両性酸化物担体を用いた場合にも、数ナノメートルスケールのブラウンミラーライト型Ca2FeCoO5を合成できることが明らかとなった。またゼータ電位の異なる担体酸化物を用いることで、担持生成するCa2FeCoO5の形態を制御できることが新たにわかり、構造制御の幅が広がった。その一方で担体溶解後、Ca2FeCoO5が変性してしまうことがわかり、当初予定していた触媒活性評価まで研究を進められなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
担体溶解条件の検討を行い、Ca2FeCoO5の変性を抑制しながら単離を試みる。ただし、Ca2FeCoO5の変性が抑制できない可能性もある。その場合には、塩基性条件下に安定な他の多元系遷移金属酸化物について、同様の検討を行う。これまでの予備実験により、ブラウンミラーライト型以外の結晶構造を有する多元系遷移金属酸化物でも、同様の手法により超微粒子化が可能であり、ある程度見通しは立っている。
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