2015 Fiscal Year Annual Research Report
表面プラズモン共鳴型光触媒の機能化と可視・赤外光誘起反応
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26289307
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
古南 博 近畿大学, 理工学部, 教授 (00257966)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光触媒 / プラズモニック光触媒 / 金 / 赤色光 / ナノロッド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽光に多く含まれている可視光に応答する光触媒が精力的に研究され、様々なタイプのものが提案されている。近年、金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴（SPR: Surface Plasmon Resonance）を利用する光触媒が注目されている。申請者らは、SPR型光触媒に関する研究の一つとして応答波長の長波長化を検討し、CeO2上に固定化された金（Au）ナノ粒子に銅（Cu）シェル相を導入することにより赤色光応答化が達成されることを報告した。
今年度は、SPR型光触媒の応答波長の高度な制御を目指し、銀シェルの導入により、青色光応答化を達成し、太陽光の幅広いスペクトルに対応させることに成功した。
別の長波長応答化も検討した。球状のAuナノ粒子は520 nm付近に一つのSPR吸収を持つのに対し、異方性ナノ粒子であるAuナノロッド（Au NRs）は短軸と長軸にそれぞれ対応するSPR吸収を示す。長軸由来のSPR吸収はその形状に依存し、可視光域から近赤外領域に見られ、赤外光の利用が期待される。しかし、Au NRsをTiO2などに安定に固定化することは難しいとされてきた。ここでは、Au NRs（短軸と長軸の平均長：9.4 nm、41.8 nm）を安定にTiO2上に固定化する方法を検討し、その固定化試料の様々な特性を評価した。コロイド光電着法を用いることにより、形状を維持したままAu NRsをTiO2上に固定化させることに成功した。また、このAu NRsは530 nmおよび850 nm付近にSPRによる吸収を示し、この吸収は担持後も大きく変化せず、期待通り、Au NRs/TiO2は赤色光照射条件で酸化反応を進行させることを見いだした。
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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
SPR型光触媒の応答波長の高度な制御を目指し、銅シェルおよび銀シェルの導入により、赤色光および青色光応答化を達成し、太陽光の幅広いスペクトルに対応させることに成功した。また、異方性ナノ粒子であるAuナノロッド（Au NRs）の長軸に由来するSPRを利用するプラズモニック光触媒の合成に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
合成に成功した各種プラズモニック光触媒の反応特性を評価する。水素生成、酸素生成および各種物質変換に適用し、これらの可能性を拡大していく。
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| Causes of Carryover |
水分解反応装置の組み立ての時期を平成28年度に繰り下げたたため。
■当初予定■【平成27年度】ナノロッド型光触媒の合成予備実験、水分解反応装置の組み立て、【平成28年度】ナノロッド型光触媒の合成
■実施内容■【平成27年度】ナノロッド型光触媒の合成予備実験、ナノロッド型光触媒の合成、【平成28年度】】水分解反応装置の組み立て
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度に水分解反応装置を組み立てる。
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