2013 Fiscal Year Research-status Report
ラメラ相鋳型を利用した積層型ナノシート光触媒の新規開発と触媒機能
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25420827
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
中川 敬三 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 講師 (60423555)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉山 茂 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (70175404)
加藤 雅裕 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 准教授 (80274257)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノシート / 積層構造 / 光触媒 / 水素生成 / ニオブ酸 / チタン酸 |
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| Research Abstract |
地球環境・エネルギー問題に対して光触媒技術が果たす役割は大きい．分子サイズの厚みを有するナノシートは，高比表面積や二次元異方性粒子に由来する特異な表面特性，基板への製膜が可能などの特徴を有し様々な分野で応用が期待されているが，調製法や光触媒への応用に向けて解決すべき点は多い．本申請課題ではナノシート光触媒の耐久化・機能化を目指し，ナノシート/無機ピラー積層型光触媒の開発を行う．本年度の研究では，様々な手法によりカーボンやシリカ等の無機ピラーを挿入した積層型粒子を調製し，熱耐久性及び光触媒特性の評価を行った．
1.層状チタン酸ナノシートに含まれる界面活性剤層の疎水性相互作用を利用し，レゾルシノールとホルムアルデヒドによる炭素微粒子合成及びシリコンアルコキシドの加水分解・重縮合反応によるシリカ粒子合成を行い，ナノシート/カーボンもしくはシリカピラー積層型粒子を調製した．600℃での熱処理を行った所，無機ピラーがない場合は二次元結晶構造がTiO2アナターゼ構造に変化しラメラメソ構造が無くなったのに対し，無機ピラー挿入後ではこれら構造が保持されることがわかった．今後これらの光触媒活性を評価する予定である．
2.界面活性剤を利用した水熱合成法により単層及び多層ニオブ酸ナノシートを調製した．紫外光照射における水分解反応による水素生成反応を行ったところ，層状ニオブ酸塩(HNb3O8)と比較してニオブ酸ナノシートの水素生成速度は高く，層数が少ないほど効果が高いことがわかった．他の二次元無機粒子との新たな積層構造体の形成を目指し，グラフェンや硫化モリブデンと物理混合による複合化を行ったところ，水素生成速度が著しく増加することがわかった．ニオブ酸ナノシートとこれら二次元無機粒子のヘテロ構造効果により，励起電子の効率的な移動や電荷分離が可能になったためと考えられる．
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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
本年度は目的とする積層型ナノシート光触媒の開発を二通りの調製方法により検討した．一方は界面活性剤層の分解による構造崩壊を抑制するため，カーボンもしくはシリカ微粒子を挿入することで，加熱処理にも安定な積層ナノシート構造を得た．もう一方では，単層ナノシートと他の二次元無機粒子を複合させる方法により積層化させ，その結果水分解による水素生成反応において効果的な光触媒活性を得ることに成功した．このように積層型ナノシート光触媒の調製に成功し，光触媒反応で効果的な活性が得られており当初の目的がほぼ達成されていると考えらえるため，おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は二通りの調製方法により目的とする積層型ナノシート光触媒の開発を行った．これら得られた二次元ナノシートや積層構造のキャラクタリゼーションを進めて行く．また他成分との複合方法や担持量は光触媒活性に大きな影響を及ぼすことが考えられるため，これらの点を特に注目して検討を進めて行く．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
消耗品については3月納品となり，また旅費については出張が3月末であり，支払いが完了していないため．
4月に支払いが完了する予定である．
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Research Products
(6 results)
