2023 Fiscal Year Annual Research Report
光触媒表面に固定化されたリン酸系官能基を介するマストランスファー促進の学理構築
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21H01715
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
影島 洋介 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (20821846)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光触媒 / 水分解 / リン酸系官能基 / マストランスファー / シランカップリング修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、光触媒粉末表面に固定化したリン酸系官能基を介した反応物マストランスファーの促進に関する、新たな学理構築を目的とする。既往の「水分解用光触媒の開発」は「材料そのものの開発」が主流であり、「溶液内での物理化学現象」の理解・制御はほとんど見落とされてきた。最近、ホスホン基を有するシランカップリング剤を光触媒表面に修飾することで、ホスホン基がプロトン供給を促進し、水からの水素生成活性を向上可能であることを見出した。固液界面での物理化学現象(反応物拡散)の促進を目指す、「光触媒研究」における新たな学問領域の開拓に資すると期待できる。
本年度は、昨年度に引き続き「１．ホスホン基を介した反応促進の機構解明」「２．様々な光触媒材料に対する適用可能性の検証」を進めるとともに、「３．リン酸基含有シランカップリング剤のポリマー化」を検討した。
１の検討では、回転ディスク電極 (RDE) を用いた対流ボルタンメトリーに基づいて、活性点近傍でのプロトン供給の促進や緩衝作用に対するホスホン基の寄与について考察した。２の検討では、昨年度に引き続き、近赤外領域の長波長光まで吸収可能な水素生成用Cu2(Sn,Ge)S3 (CTGS)光触媒粉末を開発するとともに、水の全分解反応を駆動可能なGaN:ZnO光触媒粉末に対するホスホン基修飾も検討した。３の検討では、ポリマー化時に光触媒粉末同士が凝集してしまう点に改善の余地が残るものの、光触媒表面に固定化可能なリン酸基の濃度を向上可能であることを見出した。
これらの成果の一部は既に国内学会・国際学会において報告しており、また既に国際学術誌に採択されているものもある。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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