2021 Fiscal Year Annual Research Report
金属間化合物の電子構造制御による人工光合成用助触媒の設計
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 |
|---|
| Project/Area Number |
20H05105
|
|---|
| Research Institution | Hiroshima University |
|---|
Principal Investigator |
犬丸 啓 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (80270891)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 光触媒 / 水分解 / グリーン水素 / 電子構造 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
半導体光触媒に担持する助触媒は，反応の活性選択性を大きく支配するため，その機能設計は極めて重要である．従来，金属単体や単純な酸化物，合金の微粒子が研究されてきた．本研究では，金属間化合物，および遷移金属酸化物結晶粒子を用いて光触媒用助触媒の学理を追求した．特に，結晶構造に由来する助触媒の電子構造が助触媒の役割をどのように変えるかに注意しながら，研究を進めた．AlB2は金属的な物性を持つ層状の結晶構造をもつ金属間化合物である．光触媒半導体粒子とAlB2粒子を複合化させた光触媒では水分解によるH2生成速度，O2生成速度が条件によっては約６倍に加速し，高い助触媒機能をもつことが示された．AlB2粒子を電着させた電極を作製し電気化学測定を行ったところ，助触媒機能と符合する測定結果が得られた．さらに，CaとMnを含む結晶性酸化物について，半導体光触媒と組み合わせそれらの特性を調べた．種々の結晶構造（ペロブスカイト，層状構造，チャネル構造）の試料を検討したところ，結晶構造とバンド計算による電子構造，それと水分解反応の挙動（H2生成速度の増大，O2生成速度の変化）に相関関係があると考えることができる結果が得られた．以上，半導体光触媒粒子から電子または正孔を受け取って水素，酸素生成反応に影響を与える結晶性無機化合物粒子について金属ホウ化物も含め知見を得ることができた．
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
