2014 Fiscal Year Research-status Report
交互積層新奇ナノハイブリッド型光触媒による可視光応答電荷分離
| Project/Area Number |
26410235
|
|---|
| Research Institution | Shinshu University |
|---|
Principal Investigator |
望月 大 信州大学, 先進領域融合研究群 環境・エネルギー材料化学研究所, 准教授(特定雇用) (90434315)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 光触媒 / 電荷分離 / 無機酸化物 / ナノシート |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、異種の金属酸化物層をナノメートルスケールで交互に積層した新奇ナノハイブリッド型光触媒の創出を目的としている。具体的には、クリックケミストリーの手法を層状金属酸化物に適用し、層間距離やその層間へ色素分子を導入することにより、可視光応答型の光誘起電荷分離を制御する。この電荷分離制御を水の完全分解などの光触媒へ応用する。
今年度は、酸化チタンナノシートのエッジに白金錯体を修飾し、酸化タングステンナノシートとの交互積層構造を合成し、層間にルテニウム錯体を導入した新奇ナノハイブリッドを創製した。可視光の照射によって酸化タングステンとルテニウム錯体が励起し、酸化タングステンの伝導帯から励起状態ルテニウム錯体の空のHOMOレベルへの電子移動と、励起状態のルテニウム錯体から酸化チタン伝導帯への電子注入が同時に起こり、電荷分離状態となる。この電荷分離プロセスを、近赤外分光法による酸化タングステン伝導帯電子の定量と、ルテニウム錯体の蛍光寿命測定によって詳細に調べた。また、酸化チタンの伝導帯に溜まった電子を白金錯体へ移動させ、水を還元して水素を発生させることに成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初予定していたナノハイブリッドの創製に加え、次年度に予定している光触媒反応について、初期検討ではあるが進められている。次年度の計画にまで進められていることから、当初の計画以上に進展していると判断できる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
前年度に得られた色素-ヘテロ積層半導体は、色素への可視光照射により生成した電子・正孔をそれぞれ別の層に伝達することにより、再結合を抑制し、より高い光量子収率で水素製造する可能性がある。水素製造に向け、水との実際の反応サイトとなる白金の析出箇所の設計は非常に重要になる。すなわち、ヘテロ積層半導体の層間を白金で架橋してしまうと、再結合を抑制されていた電子と正孔は再結合してしまう。そこで、光析出法を利用し、それぞれの表面のみに析出するよう検討する。その後、水から水素発生を行い、同時に正孔を用いた酸化反応、例えば、水から酸素発生、あるいは有機化合物の酸化的分解を行う。また、ナノメートルオーダーで規則的に繰り返される電子とホールの配置を利用した有機物の酸化還元反応を行う。
|
| Causes of Carryover |
当該年度に所属機関を異動し、研究環境が変化したため、次年度に使用する予算を繰り越した。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に、研究成果発表を海外で発表する予定である。そのために次年度使用額とH27年度請求額をあわせて、海外出張旅費として使用するほか、実験器具などの消耗品を購入する。
|
