2021 Fiscal Year Annual Research Report
The role of photocatalyst/electrolyte interface structure in photocatalytic process
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18K13784
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐藤 正寛 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (40805769)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光触媒 / 光電極 / 第一原理計算 / 雰囲気XPS / バンドアラインメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カーボンニュートラル社会の実現に向け、有用と考えられるアプローチの一つは水素あるいは水素を用いて生成した別のキャリアとしてエネルギーを貯蓄、輸送、そして利用するものである。この中で、水素製造のコストが高いことが問題となっている。そこで本研究では大量に、また安価に水素を製造することができるようになる可能性がある光触媒材料の高効率化・高耐久化に向けた検討を行った。水素生成は光触媒(半導体)/電解液界面を反応場とするが、同界面の構造があまりにも複雑なことから、界面でどのような反応が起きているか十分にわかっていない。そこで、本研究では、雰囲気光電子分光(XPS)および、第一原理計算によって、光触媒/電解液界面を解析した。第一原理モデリングに関しては光触媒の動作環境下の界面を過剰電荷を含んだ界面の計算によって模擬する方法を提案した。また、同手法を用いて予測した光触媒/電解液界面構造の時間発展をモデル化し、雰囲気XPS実験結果と比較した。その結果、界面の幾何構造のみならず、その電子構造(電子準位接続)が第一原理計算によって予測されたとおりになっていることを示すことができた。また、清浄な表面のGaN電極のみならず、H2O暴露したもの、O2暴露したもの、Arpプラズマで表面改質したものに関する検討を行った。電気化学測定においてはGaN電極に加え、STO電極や触媒を担持したものや、表面修飾、表面改質したものに関する光照射時の特性を測定した。
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Research Products
(2 results)
