2020 Fiscal Year Annual Research Report
Preparation of oxynitride nanosheet and photoelectrochemical steam electrolysis
Publicly Offered Research
| Project Area | Synthesis of Mixed Anion Compounds toward Novel Functionalities |
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| Project/Area Number |
19H04702
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
伊田 進太郎 熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 教授 (70404324)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 酸窒化物ナノシート / 窒化物ナノシート / Ta3N5ナノシート / 光電気化学的水蒸気電解 / 光触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノシートは厚さ1ナノメートル程度、四方の大きさが数百ナノメートルの広さを持つ表面アモルファス相がない単結晶であるため、光励起したキャリアなどが散乱されにくく、優れた光触媒になり得ると考えられている。可視光照射下で動作させるためには、可視光を吸収できるようなエネルギー準位を形成させる必要がある。本研究では層状酸窒化物・窒化物の剥離により可視光に応答する酸窒化物・窒化物ナノシート光触媒の合成と、ナノシート表面・層間の光誘起プロトン伝導を利用した光電気化学的な水蒸気電解セルを開発し、複合アニオン化により可視光照射下でのエネルギー変換効率の向上を目的として研究を進めた。その結果、窒化物ナノシートでは初めて厚さ1ナノメートル程度の窒化タンタルナノシートの合成に成功し、550ナノメールの光に応答して水素生成の光触媒として機能することを明らかにした。また、半導体ナノシートに電極を形成して、光電気化学的の水蒸気を電解したところ、1.23V以下の電圧で光電気化学的に水蒸気を分解できることも明らかにした。さらに、バンドギャップの制御可能なランタンとニオブを含む酸窒化物ナノシートの合成方法を開発し、580ナノメートル以上の長波長を利用できる新しい酸窒化物ナノシート光触媒を合成した。そのほか、半導体ナノシート内部に孤立したロジウム反応サイトをドープしたナノシート光触媒に酸化ニッケルを光担持させることで、水分解光触媒として機能することも明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Preparation of Ta3N5 Nanosheet by Nitridation of Monolayer Tantalum Oxide Nanosheet2020
Author(s)
Hsu, C.-W., Awaya, K., Tsushida, M., Sato, T., Koinuma, M., Ida, S.
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Journal Title
ChemistrySelect
Volume: 5 (43)
Pages: 13761-13765
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Water splitting using a photocatalyst with single-atom reaction sites2020
Author(s)
Hsu, C.-W., Awaya, K., Tsushida, M., Miyano, T., Koinuma, M., Ida, S.
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Journal Title
Journal of Physical Chemistry C
Volume: 124 (38)
Pages: 20846-20853
DOI
Peer Reviewed
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