2021 Fiscal Year Annual Research Report
金属酸化物ナノシートと第一遷移金属酸化物ナノ粒子からなる可視光水分解光触媒
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19H02511
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
前田 和彦 東京工業大学, 理学院, 准教授 (40549234)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 人工光合成 / 光触媒 / 光増感剤 / ナノシート / 過渡吸収分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
膨大な太陽光エネルギーと地球上に豊富な水から水素を作り出すことができれば、再生可能なクリーンエネルギー製造の観点から社会に大きなインパクトを与えると期待できる。そのような太陽光水素製造技術のひとつとして、強い可視光吸収能を有する金属錯体と安定な金属酸化物半導体粉末を組み合わせたハイブリッド型光触媒による、水からの水素生成反応が注目されている。
本研究では、フラックス法により高結晶性の HCa2Nb3O10ナノシートを作製し、これを色素増感型光触媒の水素生成構成要素として用いた。増感色素として[Ru(dmb)2(4,4'-(PO3H2)2bpy)]2+（RuP2+と表記）をPt担持HCa2Nb3O10ナノシートに吸着させて水素生成光触媒反応を行った結果、フラックス法により作製したものでは、電子源として NaI、EDTAどちらを用いた場合でも、従来の合成法である固相法と比較して高活性となった。また、酸素生成用のWO3系光触媒と組み合わせたZスキーム水分解反応では、固相法の3-5倍の活性となることがわかった。過渡吸収分光測定の結果から、フラックス試料ではRuP2+から注入された電子が欠陥にトラップされづらく、Ptへ効率的に移動することが示唆された。すなわち、フラックス法により作製した高結晶性のナノシートがPtへの効率的な電子移動を可能とし、活性向上に寄与したと考えられる。この成果はACS Applied Energy Materials誌に発表した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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