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2022 Fiscal Year Research-status Report

光触媒活性サイトその場分析法開発に関する国際共同研究

Research Project

Project/Area Number 20KK0116
Research InstitutionOsaka Metropolitan University

Principal Investigator

吉田 朋子  大阪公立大学, 人工光合成研究センター, 教授 (90283415)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 東 正信  大阪公立大学, 人工光合成研究センター, 特任准教授 (10711799)
山本 旭  京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (30769443)
山本 宗昭  大阪公立大学, 人工光合成研究センター, 特任助教 (50823712)
Project Period (FY) 2020-10-27 – 2025-03-31
KeywordsX線励起発光 / XAFS / 定量的構造解析
Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続き,X線で励起した時に放出される紫外・可視光領域の発光(X線励起発光)を検出しながら励起X線のエネルギーを連続的に変化させることによりXAFSスペクトルを得ることを試みた.前年度においてAl2O3などの参照固体材料中の酸素空孔(F+ center)を対象としたXAFSスペクトルが測定されたことから,2022年度は実際の機能性材料への応用展開を図った.具体的には,炭素化シリコン発光材料に対してSi K-edge XAFS(XANES)スペクトルを従来法とX線励起発光法の2通りで測定した.従来法では炭素化シリコン発光材料に混在するSi種とSiO2種の両方のXANESが重畳したスペクトルを示したが,X線励起発光(紫外可視光領域の発光)強度をモニターしながら測定したXANESにはSiO2由来のスペクトルのみが測定されたことから,発光サイトはSiO2種であることも明らかとなった.またこの結果を踏まえて,従来法で測定したXANESスペクトルに対してもスペクトルの足し合わせや波形分離を施すことで,Si種とSiO2種を定量的に区別できることも示した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新型コロナウイルスの影響で,2022年度もイタリアのパドバ大学に赴くことができなかったため,イタリア側チームと連携をとりながら研究を進めた.イタリア側はイオンビーム照射による触媒表面制御にかかわる研究を継続する一方,日本側は,試行錯誤の末,X線励起により誘起される紫外・可視光領域の発光を利用することによりXAFSと同等の微細構造を有するスペクトルを得ることに成功した.この測定の基本コンセプトをほぼ実証できたと考え,2022年度は参照固体材料中の酸素欠陥に加えて,発光材料など機能性材料を対象とした測定を実施し,従来法で測定したXAFSスペクトルとX線励起発光法を応用して測定したXAFSスペクトルの違いを明確に示すと共に,発光サイトなどの機能発現サイトの情報を示すサイト選択的XAFS測定を可能にした.来年度以降に渡航できればイタリアやEU放射光施設での実験に今年度の研究成果をそのまま応用できると考えている.以上のように,実験予定を変更しているが,前倒して実施し重要な成果も着実に得られていることから,概ね順調に実施できていると判断した.

Strategy for Future Research Activity

2022年度にイタリア側と日本側で得られた実験データや知見・基本的概念に基づいて,今後はまず以下の研究内容に着手する.これまでの研究において,X線励起発光を応用したサイト選択的XAFSスペクトルの測定が可能になってきた.また従来法で測定したXAFSスペクトルに関してもスペクトルの足し合わせや波形分離を施すことで,定量的構造解析が可能であることが明らかとなった.しかし後者の定量的構造解析については,現段階では,構造既知固体材料のXAFSスペクトルを利用した半経験的な解析手法となっているため,今後はイタリア側研究グループのサポートを得ながら統計的解析法を導入し研究展開を図りたい.また2023年度にはXAFSと同等の情報を与え高空間分解能に優れたEELSに対して,定量的構造解析手法を応用したいと考えている.このため電子顕微鏡を用いたEELS測定に着手し,XAFSとスペクトルを比較するところから検討を始めたい.

Causes of Carryover

新型コロナウイルスの影響と世界的な物質不足により,2022年度も海外渡航できなかったり物品納入時期が遅れたりした。これらの分を次年度使用することを計画している。

  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Structural and Chemical State Analyses on Nitrided GaOOH as a Visible Light Response Photocatalyst2022

    • Author(s)
      Yamamoto Muneaki、Kato Yuma、Yagi Shinya、Tanabe Tetsuo、Yoshida Tomoko
    • Journal Title

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      Volume: 20 Pages: 1~6

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2022-003

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Photoelectrochemical properties of plasma-induced nanostructured tungsten oxide2022

    • Author(s)
      Feng Shuangyuan、Kajita Shin、Higashi Masanobu、Bieberle-H?tter Anja、Yoshida Tomoko、Ohno Noriyasu
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 580 Pages: 151979~151979

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2021.151979

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mixed phases of GaOOH/β-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub> and α-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/β-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub> prepared by high energy ball milling as active photocatalysts for CO<sub>2</sub> reduction with water2022

    • Author(s)
      Aoki Tomomi、Yamamoto Muneaki、Tanabe Tetsuo、Yoshida Tomoko
    • Journal Title

      New Journal of Chemistry

      Volume: 46 Pages: 3207~3213

    • DOI

      10.1039/D1NJ05245D

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of a stable CdS photoanode for photoelectrochemical CO<sub>2</sub> reduction under visible-light irradiation2022

    • Author(s)
      Higashi Masanobu、Tanaka Itsuki、Amao Yutaka、Yoshida Tomoko
    • Journal Title

      New Journal of Chemistry

      Volume: 46 Pages: 5932~5938

    • DOI

      10.1039/D1NJ06073B

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of meso-porous α-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub> from liquid Ga metal having significantly high photocatalytic activity for CO<sub>2</sub> reduction with water2022

    • Author(s)
      Aoki Tomomi、Ichikawa Kyoshiro、Sonoda Kenta、Yamamoto Muneaki、Tanabe Tetsuo、Yoshida Tomoko
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 12 Pages: 7164~7167

    • DOI

      10.1039/D1RA09039A

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] プラズマ駆動型化学反応系の複合分析と機能材料の開拓2023

    • Author(s)
      吉田朋子
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • Invited
  • [Presentation] Heプラズマ照射タングステン材料の光触媒への応用2022

    • Author(s)
      吉田朋子
    • Organizer
      2022年度ナノ構造触媒研究会講演会
  • [Presentation] The role of Ag-NPs loaded on Ga2O3 on the photocatalytic CO2 reduction studied by in situ spectroscopies2022

    • Author(s)
      M. Yamamoto, T. Yoshida, T. Tanabe
    • Organizer
      14th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プラズマ照射によるタングステン材料への光触媒機能付与2022

    • Author(s)
      山本宗昭,小森勝之,八木伸也,吉田朋子
    • Organizer
      第58回X線分析討論会
  • [Presentation] Characterization of nitrogen doped TiO2 photocatalysts by X-ray absorption and photoemission spectroscopies2022

    • Author(s)
      T. Yoshida, T. Tanabe, S. Yagi, M. Yamamoto
    • Organizer
      14th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Generation of visible light response photocatalysis by nitrogen doping into metal oxides2022

    • Author(s)
      T. Yoshida, Y. Kato, A. Ozawa, T, Tanabe, M. Yamamoto
    • Organizer
      第32回日本MRS年次大会
    • Invited
  • [Book] 触媒総合事典2023

    • Author(s)
      触媒学会
    • Total Pages
      544
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-25274-3
  • [Book] 固体表面キャラクタリゼーション 機能性材料・ナノマテリアルのためのスペクトロスコピー2022

    • Author(s)
      山下 弘巳、吉田 寿雄、田中 庸裕
    • Total Pages
      304
    • Publisher
      講談社
    • ISBN
      978-4-06-526126-2

URL: 

Published: 2023-12-25  

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