2018 Fiscal Year Research-status Report
Artificial Photosynthesis by Sodium Tantalate Photocatalysts: Multinational Collaboration in Fundamental Science
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18KK0161
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
大西 洋 神戸大学, 理学研究科, 教授 (20213803)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
一國 伸之 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40261937)
丸山 伸伍 東北大学, 工学研究科, 助教 (80732362)
橘田 晃宜 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (90586546)
長嶋 宏樹 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 特別研究員(PD) (60814027)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2022-03-31
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| Keywords | 人工光合成 / 半導体光触媒 / 金属ドーピング / 電子-正孔再結合 / ペロブスカイト構造 / 濃度傾斜 / ヘテロエピタキシャル成長 / X線吸収分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「金属酸化物半導体にドーピングした金属イオンは結晶の完全性を損なう不純物であるにもかかわらず、どうして電子-正孔再結合を抑制して光触媒反応の量子効率を向上させるのか？」この問いに答える多国間協働チームを組織し、金属酸化物半導体の光励起・電子-正孔再結合・励起キャリア輸送・人工光合成に関連する新しいサイエンスの発見を目的として、H30年10月から研究を開始した。11月初旬に代表者と分担者4名が神戸大学に集合してキックオフミーティングを開催したのち4項目の研究を実施した。
（1）傾斜組成をもつ薄膜結晶の合成と解析：Sr2+濃度を傾斜させたNaTaO3薄膜をパルスレーザー蒸着法（PLD）を用いてLaAlO3結晶基板上にヘテロエピタキシャル合成し、X線回折・ラマン分光・X線吸収分光（XAFS）を用いて結晶構造とSr2+の置換位置（ペロブスカイト構造のAサイトまたはBサイト）を解析した。
（2）界面選択的な振動分光による吸着種の化学分析： MgO単結晶にSrTiO3薄膜をPLD蒸着する準備（蒸着ホルダー設計など）を進めた。蒸着した薄膜をH31年度にマックスプランク高分子研究所へ持参し、液体水に浸漬して界面化学種の振動スペクトルを和周波分光（SFG）で観測する計画である。
（3）顕微鏡計測法による計測評価：Cr3+とSb5+を共ドーピングしたTiO2（110）結晶基板の表面構造を原子間力顕微鏡（AFM）で計測評価した原著論文を上梓した。Sr2+をドーピングしたKTaO3光触媒微粒子中のSr2+濃度分布を走査型透過電子顕微鏡（STEM）による元素マッピングで可視化した。
（4）ドーピング元素の拡張：Sr2+と酸化数の異なるLa3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+, Yb3+をドーピングしたNaTaO3光触媒を合成し、ドーピングした金属イオンの局所構造をX線吸収（XAFS）で解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
キックオフミーティングをH30年度中にドイツ国内で開催予定であったが、先方研究者の都合がつかなかったために、国内研究者のみを神戸に集めて開催した。
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| Strategy for Future Research Activity |
このためにH30年度分の海外旅費をH31年度に繰り越した。H31年度中に代表者および分担者がドイツとアメリカを訪問して共同研究を実施するために繰越分を使用する計画である。
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| Causes of Carryover |
キックオフミーティングをH30年度中にドイツ国内で開催予定であったが、先方研究者の都合がつかなかったために、国内研究者のみを神戸に集めて開催した。このためにH30年度分の海外旅費をH31年度に繰り越した。H31年度中に代表者および分担者がドイツとアメリカを訪問して共同研究を実施するために繰越分を使用する計画である。
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