2021 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of high-efficiency photocatalytic surface by directivity control of excited carrier transfer
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21H02050
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
吉田 真明 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (00582206)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒多 喜久 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (40211263)
山方 啓 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60321915)
長坂 将成 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 助教 (90455212)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光触媒 / 水分解 / 水素製造 / 酸素生成 / 赤外分光 / X線分光 / In-situ測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素製造を目的とした水分解光触媒は、太陽光により水を分解して水素を生成することができるため、クリーンなエネルギーシステムを構築できるものと期待されている。光触媒は太陽光を吸収すると、励起電子と励起ホールといった励起キャリアを生成し、励起電子が水素生成助触媒に移動して水素を、励起ホールが酸素生成助触媒に移動して酸素を生成する。しかし、その励起キャリアの移動に関しては十分な知見が得られていない。そこで本研究では、赤外光とX線を用いて光触媒内の励起キャリア移動を観測し、その反応過程を調べることを目指している。本研究を推進することで、光触媒反応の効率に影響を与えている因子を特定することができれば、より優れた光触媒材料を開発していけるものと考え、研究に注力している。
本課題がスタートした2021年度はコロナ禍の影響があり、研究活動をスムーズに行うことができなかった。特に、放射光施設への出張は全てキャンセルされ、研究を進めることができなかった。そのため、2021年度は山口大学の研究を中心に進め、2022年度から放射光施設での実験に着手することにした。実際、2022年度は赤外分光測定装置とX線分光測定装置の立ち上げや高度化を行い、概ね予定通り進めることができた。そのおかげで、2022年度は様々な成果を挙げることができ、学術雑誌へ複数の論文を発表する成果を得られている。今後は更なる検証を行い、本研究の目的である「励起キャリア移動を促進する光触媒表面」を探索していく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記のように2021年度はコロナ禍で出張することができず、放射光施設での研究開発は大幅に遅れてしまった。また、山口大学においても研究活動を制限されており、十分な実験を行うことができなかった。しかし、2022年度は制限も緩和され、予定通り実験を進めることができ、励起キャリア移動を観測する測定装置の立ち上げや高度化を進め、モデル光触媒に関しては観測できるようになった。そのため、現在までの進捗状況は「おおむね順調に進展している」と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度と異なり、2022年度はコロナ禍が解除されたので実験を行うことができている。詳しくは2022年度の実施報告書で記載するが、おおむね測定装置が立ち上がっており、テストデータを得ることができている。そのため、今後は開発した測定装置の更なる高度化と様々な光触媒材料の観測を進めていく計画である。一連の実験を通して、様々な光触媒材料を比較・検討していくことで、水分解活性に影響を与えている因子を調べていくことを予定している。
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