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2015 Fiscal Year Research-status Report

ナノ粒子p-n接合体のマイクロ流体デバイスによる高精密合成と電荷分離機能直接観察

Research Project

Project/Area Number 26410251
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

長井 圭治  東京工業大学, 資源化学研究所, 准教授 (30280803)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsナノ粒子 / 湿式合成 / pn接合 / 光触媒 / フタロシアニン / フラーレン
Outline of Annual Research Achievements

我々は薄膜太陽電池の要素であるp-n接合体が液中や気中で光触媒として働くことを発見し、バイアス存在下における可視光照射水分解や、無バイアス可視光光触媒として作用することを明らかにしている。また、湿式法でナノ微粒子p-n混合体を合成し、それが光電気化学的な酸化分解のみならず、揮発性有機物質群をCO2にまで光触媒的に分解することを見いだした。これらの知見に基づき、本研究では、ナノ粒子の精密な合成とその性質を明らかにすることを目的としている。
特に今年度は、1)ナノ粒子の合成に関して、マイクロ流体デバイス運転のスケールアップをガス圧を用いることによって可能とするともに、流路切り替えの自動運転できるように改良した。また、2)ナノ粒子合成条件に特化したマイクロ流体デバイスについて、特許出願を行った。特性評価については、3)コバルトフタロシアニンとフラーレンの複合体の光触媒特性について、これまでのp-n接合体ナノ粒子よりも光触媒反応の量子収率が高くなること、特にミリワット/cm2の弱い強度において、外部量子収率が1に近いことを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

精密合成に関して、マイクロ流体装置の自動運転化と特許出願を行うことができた。得られたナノ粒子について、高い光触媒活性を見いだすことができた。

Strategy for Future Research Activity

ナノ粒子合成については、進捗があったので、精密化だけでなく、スケールアップ合成も視野に入れたい。
ケルビンプローブ顕微鏡によるキャラクタリゼーションについて、さらに詳細に進める。

Causes of Carryover

スケールアップ合成と成果発表に用いるため、残額を残した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

合成のスケールアップのための消耗品費と、成果発表のための旅費に使用する予定である。

  • Research Products

    (9 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Weak visible light (~mW/cm2) organophotocatalysis for mineralization of amine, thiol and aldehyde by biphasic cobalt phthalocyanine/fullerene nanocomposites prepared by wet process2016

    • Author(s)
      Prabhakarn Arunachalam, Shuai Zhang, Toshiyuki Abe, Motonori Komura, Tomokazu Iyoda, and Keiji Nagai
    • Journal Title

      Appl. Catal. B Environmental

      Volume: 193 Pages: 240-247

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2016.04.027

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Efficient organo-photocatalysis system of an n-type perylene derivative/p-type cobalt phthalocyanine bilayer for the production of molecular hydrogen from hydrazine2015

    • Author(s)
      Toshiyuki Abe, Yoshinori Tanno, Naohito Taira, and Keiji Nagai
    • Journal Title

      RSC Adv

      Volume: 5 Pages: 46325-46329

    • DOI

      DOI: 10.1039/C5RA03842A

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Efficient p-zinc phthalocyanine/n-fullerene organic bilayer electrode for molecular hydrogen evolution induced by the full visible-light energy2015

    • Author(s)
      Toshiyuki Abe, Yuudai Hiyama, Katsuma Fukui, Kana Sahashi, and Keiji Nagai
    • Journal Title

      International Journal of Hydrogen Energy

      Volume: 50 Pages: 9165-9170

    • DOI

      DOi: 10.1016/ijhydene.2015.05.155

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 金属を含まない全可視光応答光触媒「J-cat」2015

    • Author(s)
      長井圭治
    • Journal Title

      コンパーテック

      Volume: 43 Pages: 116-119

  • [Presentation] p-n junction based Organophotocatalysis2015

    • Author(s)
      Keiji Nagai, Toshiyuki Abe, Tomokazu Iyoda
    • Organizer
      The 3rd Chemical Resources Laboratory forum International
    • Place of Presentation
      蔵前会館、東京
    • Year and Date
      2015-10-19 – 2015-10-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Full-spectrum-visible-light Heterogeneous Organophotocatalysis Enhanced by p-n-Semiconductor Biphasing and Multilayerization2015

    • Author(s)
      Keiji Nagai, Ahmad Mohd Fairus Bin, Chiharu Shinozaki, Tomokazu Iyoda, Toshiyuki Abe
    • Organizer
      The 7th International Conference on Green and Sustainable Chemistry and 4th JACI/GSI Symposium
    • Place of Presentation
      一橋会館、東京
    • Year and Date
      2015-07-05 – 2015-07-08
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] p-n-junction-based organophotocatalyst films and their multilayerization2015

    • Author(s)
      Keiji Nagai, Toshiyuki Abe, Tomokazu Iyoda
    • Organizer
      The 11th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience - 2015
    • Place of Presentation
      Bareve Hotel, 済州島、韓国
    • Year and Date
      2015-06-26 – 2015-06-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 彌田・長井研究室

    • URL

      http://ime.res.titech.ac.jp

  • [Patent(Industrial Property Rights)] ナノ粒子分散液の製造方法、ナノ粒子分散液製造装置およびフラーレン粒子分散液2015

    • Inventor(s)
      長井圭治
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-168940
    • Filing Date
      2015-08-28

URL: 

Published: 2017-01-06  

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