2022 Fiscal Year Annual Research Report
金属層を介して接合した半導体による可視光応答型の光触媒電極システム構築
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19H02823
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| Research Institution | Kanagawa Institute of Industrial Sclence and Technology |
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Principal Investigator |
秋山 賢輔 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 化学技術部, 上席研究員 (70426360)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
祖父江 和治 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 化学技術部, 主任研究員 (10426413)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 半導体ヘテロ構造 / 光触媒 / 水分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、金属層を介してp型とn型の半導体を接合させることにより、光触媒の還元反応に用いる伝導帯下端の電極電位、及び酸化反応に用いる価電子帯上端の電極電位を制御する。これにより光触媒反応に寄与する電子と正孔の化学ポテンシャルが制御された光電極型の光触媒反応システムを構築し、水分解による水素 (H2)と酸素 (O2)の発生特性を評価することを目的とする。
このため近赤外よりも短波長の光に対して応答可能、伝導帯の下端の電極電位が水分解によるH2発生電極電位よりも卑な電位に位置するp型半導体の鉄シリサイド（β-FeSi2）が、n型半導体である炭化ケイ素（SiC）、及び酸化チタン（TiO2）といった炭化物、酸化物とAu層を介してヘテロ接合した水分解用の光電極システムを作製し、挿入金属によるヘテロ接合部の電気化学・標準電極電位の制御、及び水分解特性への影響を明らかにする。
結果としてβ-FeSi2とTiO2との接合部挿入のAu-Ag合金のAg濃度増加に伴い、ヘテロ接合部の標準電極電位、及びβ-FeSi2の導電帯の下端が卑側にシフトすることが明らかとなった。さらに本研究の半導体複合粒子による水分解システムにおいては、この構造固有のヘテロ接合部における光励起キャリアの水中へのリークをCrOxの接合部への被覆によって抑制し、水分解反応速度の増大化を実現した。この内容に関する口頭発表、論文発表を行った。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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