2020 Fiscal Year Annual Research Report
Precise synthesis of photoreaction system based on creation of solid interface in nano-controlled space
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18K14315
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
高嶋 敏宏 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (60644937)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 人工光合成 / 光触媒 / 水素 / ナノ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では光‐化学エネルギー変換を指向した高精度な光反応系の構築に向けて、ナノレベルで制御された固体界面の創製を目指して研究を進めている。具体的には酸素発生光触媒と水素発生光触媒を金属ナノ粒子を介して接合した二段階励起光反応系の構築において、空間選択性を持った固体界面創製を目的としている。令和2年度は、令和元年度までに開発した二段階励起光反応系の光水分解活性を向上させることを目指して、水素発生多電子移動助触媒を単一種類の光触媒上へ空間選択的に担持する手法の開発を行った。具体的には、二段階励起光反応系に用いる二種類の光触媒のバンドギャップの違いに着目して、バンドギャップがより小さく応答波長範囲の広い水素発生光触媒のみが応答する光を用いて水素発生多電子移動触媒の光還元析出を行った。その結果、水素発生光触媒の表面のみに選択的に助触媒を修飾することに成功し、修飾を施しことにより未修飾の場合と比較して約3倍の光水分解活性を達成した。また、同手法は種々の金属ナノ粒子助触媒に応用可能であり、担持量も制御可能であることから、汎用性の高い作製手法であることを見出した。さらに、これらと並行して酸素発生助触媒の開発を行い、光水分解に用いる中性条件下において鉄酸化物触媒を用いて高い酸素発生活性を得るためには、律速段階での電子とプロトンの協奏移動を発現させたうえで表面結晶構造を制御することが重要であることを明らかにした。
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