2019 Fiscal Year Annual Research Report
Functionalization of water-splitting photocatalyst by precise control of cocatalyst
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of novel light energy conversion system through elucidation of the molecular mechanism of photosynthesis and its artificial design in terms of time and space |
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| Project/Area Number |
18H05178
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
根岸 雄一 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 教授 (20332182)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 水分解光触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はこれまで、Auナノクラスター（NCs）やRh錯体を液相合成し、それらのサイズ変化を防ぎつつ、光触媒上に単分散に担持する技術を確立することで、紫外光応答水分解光触媒の高活性化を達成してきた。一方で、実用化に向けた、さらなるエネルギー変換効率向上のためには、太陽光の約43%を占める可視光の利用が不可欠である。本研究では、水素生成助触媒として広く用いられるPtを、クラスターサイズ領域（<~2 nm）にて調製し、可視光応答光触媒上へ担持することによって、高活性な可視光応答光触媒を創製することに取り組んだ。助触媒担持後の光触媒の透過型電子線顕微鏡像より、本手法を用いると、Pt助触媒粒子（1.2 nm）が、従来法（2.1 nm）と比べて、微小かつ単分散に光触媒上へ担持されることが示された。また、水素生成活性測定より、PtNCs/g-C3N4（本手法）はg-C3N4と比べ、60倍高い水素生成活性を示すことも明らかとなった。さらに、PtNCs/g-C3N4は、PtNPs/g-C3N4（光電着法）と比較しても、4.7倍高い水素生成活性を示すことも明らかにとなった。以上より、Pt NCsをg-C3N4に担持することによって、その高活性化に成功し、我々の確立した光触媒上への金属NCs担持法は、可視光応答光触媒でも有効であることが示された。さらに、活性サイト（表面金属原子）当たりの水素生成活性の向上も示唆され、これはPt NCsの微細化に伴い、Pt－プロトン吸着過程がより有利になったためだと推察される。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Activation of Water-Splitting Photocatalysts by Loading with Ultra-fine Rh–Cr Mixed-Oxide Co-catalyst Nanoparticles2020
Author(s)
Wataru Kurashige, Yutaro Mori, Shuhei Ozaki, Masanobu Kawachi, Sakiat Hossain, Tokuhisa Kawawaki, Cameron J. Shearer, Akihide Iwase, Gregory F. Metha, Seiji Yamazoe, Akihiko Kudo, and Yuichi Negishi
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 59
Pages: 7076-7082
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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