Excitation Dynamics of Nano-Photocatalysts

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02812
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: FUJITSUKA MAMORU 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (40282040)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 半導体光触媒 / レーザーフラッシュホトリシス / 単一粒子分光 / 貴金属ナノ粒子 / 人工光合成

Outline of Final Research Achievements

Harnessing solar energy to produce fuels including H2 or valuable chemicals using semiconductor photocatalysts is important for establishing a sustainable society. The dynamics of photogenerated charge carrier lies at the core of the photocatalysis. In this research project, by means of both time-resolved spectroscopy and single particle spectroscopy, we studied dynamics of photogenerated charge and heterogeneity of semiconductor photocatalytic reactions to provide rational design of highly active semiconductor photocatalysts.

Free Research Field

光化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、フェムト秒時間分解拡散反射等の時間分解分光や顕微鏡を用いた単一粒子レベルの分光を用いることにより、時間および空間分解的に半導体光触媒の反応を明らかにした。時間分解分光からは光励起により生じた電子および正孔が長寿命化することおよび十分な酸化還元力を保持することが触媒反応に重要なことを明示し、また、単一粒子レベルの検討からは触媒反応には半導体のどのような構造が寄与しているかを明らかにした。これらの結果は触媒設計に寄与する点において学術的に意義がある。また、再生可能エネルギーである太陽光の利用を前提とした可視近赤外光への応答性や低コスト化の検討は社会的に意義あるものと考えられる。