2013 Fiscal Year Annual Research Report
固液界面での光励起キャリアダイナミクスに基づいた革新的水分解光触媒の開発
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23000009
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
堂免 一成 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (10155624)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
魚崎 浩平 物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス拠点, ナノグリーン分野コーデイネータ (20133697)
山方 啓 豊田工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60321915)
酒多 喜久 山口大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (40211263)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | 表面・界面物性 / 光触媒 |
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| Research Abstract |
本研究では、水を水素と酸素に分解することによりこれまでにない高い効率で太陽エネルギーを化学エネルギーに変換する人工光合成型の微粒子光触媒システムの開発を最終目的とする。そのために、光励起・励起キャリア移動・表面反応過程の精密解析を行うとともに、新規な構造を有する光エネルギー変換システムの構築を目指す。
本年度は600nm程度までの光を吸収可能なLaTiO2NやTa3N5、La2Ti5CuS507などの可視光応答型水分解光触媒を主たる対象として研究を実施した。フラックス法や錯体重合法等を用いた各種調製法や調製条件の検討を行い、組成の制御ともに、粒径や形態、結晶性の制御を図った。一部の光触媒材料に関しては結晶癖の発達した結晶を得ることができた。また、表面修飾を工夫することで、酸窒化物系微粒子光触媒において水の全分解が可能な新たな系を構築することができた。さらにこれらの種々の系において、時間分解分光法やin-situ XAFS等の手法を用いた評価を行い、キャリア移動、キャリア寿命、トラップ準位等に関する知見が得られ、光触媒設計へのフィードバックを行った。
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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
本課題はほぼ順調に進捗している。光触媒微粒子上で異方的に助触媒を修飾する方法を開発し、さらに異方的修飾の概念を取り入れた光電極作製法の開発にまで至っている。また、表面修飾の工夫により新たな材料系において水の全分解が達成できた。さらに、新たにフェムト秒時間分解可視・赤外時間分解測定装置を開発し、フェムト秒から秒の時間領域で光励起電子や正孔の動きを観察できるようになった。これらによって、水素生成サイトと酸素生成サイトの分離構築や、より詳細なキャリア挙動評価が可能になるものと期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
光触媒の粒径や結晶性、形態の制御を目指すとともに、異方的修飾や水素生成サイトと酸素生成サイトとの分離構築、助触媒との良質界面設計などに取り組み、光触媒活性の飛躍的向上を図る。さらにin-situ分光評価などによるキャリア挙動等に関する知見を活かして、光触媒開発、助触媒開発、界面設計といった材料開発を行う。
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[Journal Article] Cobalt phosphate-modified barium-doped tantalum nitride nanorod photoanode with 1.5% solar energy conversion efficiency2013
Author(s)
Y. Li, L. Zhang, A. Torres-Pardo, J. Gonzalez-Calbet, Y. Ma, P. Oleynikov, O. Terasaki, S. Asahina, M. Shima, D. Cha, L. Zhao, K. Takanabe, J. Kubota, K. Domen
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Journal Title
NATURE COMMUNICATIONS
Volume: 4
Pages: 3566 (7)
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] N-H Peak Shift in GaAsN by Band Gap Exitation2013
Author(s)
Kazuma Ikeda, M. Inagaki, Nobuaki Kojima, Yoshio Ohshita, Masafumi Yamaguchi, Akira Yamakata
Organizer
9th International Conference on Concentrator Photovoltaic Systems (CPV-9)
Place of Presentation
Phoenix Seagaia Resort, Miyazaki, Japan
Year and Date
2013-04-15
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