高分散金属微粒子による伝導帯アシスト型可視光応答性光触媒の開発

• Project/Area Number: 20037004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 阿部 竜 Hokkaido University, 触媒化学研究センター, 准教授 (60356376)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2009: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2008: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 光触媒 / 環境浄化 / 可視光 / 伝導帯 / 金属微粒子

Research Abstract

本研究は、光触媒を用いた環境浄化反応における可視光の効率的利用を実現する新たな概念として、"高分散金属微粒子による伝導帯アシスト型可視光応答性光触媒"を提案し、従来の可視光応答性光触媒の性能を凌駕する次世代型光触媒の開発を目的とする。実用化がすでに進められている酸化チタンは優れた光触媒であるが、吸収できる光は紫外線に限られ、屋内のように紫外線強度の低い環境では効果が小さい。これに対して、酸化タングステンは、可視光吸収を有するが、有機物の分解活性は低いとこれまで考えられてきた。しかし我々は、酸化タングステンの表面に適切な手法によって白金微粒子を高分散に担持させると、極めて高効率に有機物の完全分解が進行することを見出した。今年度は、高分散担持された金属微粒子で起こる酸素還元反応に注目し、酸素から過酸化水素を生成する新規反応系の創成を進めた。これまでに、白金を担持させた酸化タングステン光触媒上において、分子状酸素の還元による過酸化水素の生成が光照射下進行することを見出してきたが、生成した過酸化水素は白金上で触媒的に分解してしまうため、定常的な生成は起こらない。そこで、白金表面を様々な他元素で被覆することを試みたところ、パラジウムで表面を薄く被覆した白金-パラジウムのコアシェル型助触媒が高い効率で、過酸化水素を生成できることを見出した。これは、光触媒反応を用いて酸素から過酸化水素を生成した初めての例であり、新規性の高い反応系と言える。

Research Products

• [Journal Article] 光触媒を用いたエネルギー変換および環境浄化 (2010)
  • Author(s): 阿部竜
  • Journal Title: 化学と工業(日本化学会) Vol.63 Pages: 232-233
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 白金助触媒担持型酸化タングステン光触媒 (2010)
  • Author(s): 阿部竜
  • Journal Title: セラミックデータブック2009(工業製品技術協会) 2009年度版 Pages: 100-105
• [Journal Article] 酸化タングステンに微量の白金使い高い分解活性:室内微弱蛍光灯でも脱臭、防曇、高い抗菌力発 (2009)
  • Author(s): 阿部竜、酒谷能彰
  • Journal Title: 月刊地球環境(日本工業新聞新社) Vol.40 Pages: 48-49
• [Journal Article] 酸化タングステン光触媒の高機能化 (2009)
  • Author(s): 阿部竜
  • Journal Title: クリーンテクノロジー(日本工業出版) Vol.19 Pages: 10-13
• [Journal Article] 酸化タングステン系高性能可視光応答型光触媒 (2009)
  • Author(s): 阿部竜
  • Journal Title: におい・かおり環境学協会誌 Vol.40 Pages: 93-100
  • NAID: 10025515089
• [Journal Article] 酸化タングステン系高性能可視光応答型光触媒 (2009)
  • Author(s): 阿部竜
  • Journal Title: におい・かおり環境学協会誌 40 Pages: 93-100
  • NAID: 10025515089
• [Journal Article] Pristine Simple Oxide as Visible Light Driven Photocatalysts : Highly Efficient Decomposition of Organic Compounds over Platinum-loaded Tungsten Oxide (2008)
  • Author(s): 阿部竜、高見仁、村上直也、大谷文章
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society 130 Pages: 7780-7781
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 酸化タングステンをべースとした新規高活性可視光応答型光触媒 (2008)
  • Author(s): 阿部竜
  • Journal Title: 機能材料(シーエムーシー出版) 28 Pages: 54-61
• [Journal Article] 光触媒反応における酸素の還元機構 (2008)
  • Author(s): 大谷文章、阿部竜
  • Journal Title: 化学(化学同人) 63 Pages: 19-23
• [Journal Article] 白金と酸化タングステンを組み合わせた高活性可視光応答型光触媒 (2008)
  • Author(s): 阿部竜
  • Journal Title: 触媒(触媒学会) Vol.50, No.5 Pages: 446-450
  • NAID: 10024279932
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Development of Visible Light Driven Photocatalysts for Water-Splitting and Environment purification (2009)
  • Author(s): 阿部竜
  • Organizer: Photocatalysis & Photoelectrochemistry symposium
  • Place of Presentation: Bejing, China
  • Year and Date: 2009-11-24
• [Presentation] Development of Visible Light Driven Photocatalysts for Water-Splitting and Environment purification (2009)
  • Author(s): 阿部竜
  • Organizer: The 3rd GCOE International Symposium
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2009-10-14
• [Presentation] 高分子球をテンプレートとする高活性酸化タングステン微粒子光触媒の合成 (2009)
  • Author(s): 阿部竜、鹿目直子、定金正洋
  • Organizer: 第104回触媒討論会
  • Place of Presentation: 宮崎(宮崎大学)
  • Year and Date: 2009-09-27
• [Presentation] 白金担持型酸化タングステンと酸化チタンの混合光触媒による気相トルエン高効率分解反応 (2009)
  • Author(s): 川田裕輔・阿部竜・大谷文章
  • Organizer: 第104回触媒討論会
  • Place of Presentation: 宮崎(宮崎大学)
  • Year and Date: 2009-09-27
• [Presentation] 酸化タングステン系光触媒の実用化研究 (2009)
  • Author(s): 阿部竜
  • Organizer: 光触媒討論会
  • Place of Presentation: 東京(東京大学)
  • Year and Date: 2009-07-15
• [Presentation] Development of highly efficient visible light responsive photocatalysts based on tungsten oxide (2009)
  • Author(s): 阿部竜
  • Organizer: アジア国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 船橋
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] 酸化タングステンをベースとした高活性可視光応答型光触媒の開発 (2009)
  • Author(s): 阿部竜
  • Organizer: 日本化学会第89会春季年会アドバンスト・テクノロジー・プログラム
  • Place of Presentation: 船橋(招待講演)
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] Platinized Tungsten Oxide : A Highly Active Visible light Responsive Photocatalvst (2008)
  • Author(s): 阿部竜
  • Organizer: Challenges in Advanced Chemistry (Th 4^<th> Hokkaido Universitv-Nanjing University Joint Symposium
  • Place of Presentation: 札幌(招待講演)
  • Year and Date: 2008-12-17
• [Presentation] 酸化タングステンをベースとした高活性可視光応答型光触媒の開発 (2008)
  • Author(s): 阿部竜
  • Organizer: 第15回シンポジウム光触媒反応の最近の展開
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
  • Year and Date: 2008-12-02
• [Presentation] 白金担持型酸化タングステン光触媒を用いた高効率有機物酸化分解 (2008)
  • Author(s): 阿部竜、高見仁、大谷文章
  • Organizer: 第27回固体表面光化学討論会
  • Place of Presentation: 徳島
  • Year and Date: 2008-11-22
• [Presentation] 酸化タングステン光触媒の表面修飾による酸化還元の活性化とその機構 (2008)
  • Author(s): 高見仁、阿部竜、大谷文章
  • Organizer: 第102回触媒討論会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-09-26
• [Presentation] 金属微粒子を担持させた酸化タングステンによる高効率可視光誘起光触媒反応 (2008)
  • Author(s): 阿部竜
  • Organizer: 第102回触媒討論会
  • Place of Presentation: 名古屋(招待講演)
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] Highly Efficient Decomposition of Organic Compounds over Platinum-loaded Tungsten Oxide Photocatalysts under Visible Light Irradiation (2008)
  • Author(s): 阿部竜
  • Organizer: 17^<th>1 International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy (IPS-17)
  • Place of Presentation: シドニー, オーストラリア
  • Year and Date: 2008-07-30
• [Presentation] Highly Efficient Decomposition of Organic Compounds over Platinum-loaded Tungsten Oxide Photocatalysts under Visible Light Irradiation (2008)
  • Author(s): 阿部竜
  • Organizer: International Symposium on Creation and Control of Advanced Selective Catalysis
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2008-07-10
• [Patent(Industrial Property Rights)] 貴金属担持光触媒体粒子分散液、およびその光触媒体機能製品 (2009)
  • Inventor(s): 高見仁、酒谷能彰、阿部竜、王峰
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人北海道大学・住友化学株式会社
  • Industrial Property Number: 2009-248446
  • Filing Date: 2009-10-29
• [Patent(Industrial Property Rights)] 貴金属担持光触媒体の製造方法 (2009)
  • Inventor(s): 阿部竜、鹿目直子、曽我部康平、酒谷能彰
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人北海道大学・住友化学株式会社
  • Industrial Property Number: 2009-185192
  • Filing Date: 2009-08-07
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光触媒体の製造方法 (2009)
  • Inventor(s): 阿部竜、鹿目直子、酒谷能彰
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人北海道大学・住友化学株式会社
  • Industrial Property Number: 2009-117446
  • Filing Date: 2009-05-14
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光触媒体 (2009)
  • Inventor(s): 阿部竜、高見仁、大谷文章、酒谷能彰
  • Industrial Property Rights Holder: 阿部竜、高見仁、大谷文章、酒谷能彰
  • Industrial Property Number: 2009-033249
  • Filing Date: 2009-02-10
• [Patent(Industrial Property Rights)] 有機物の酸化方法および触媒の再活性化方法 (2008)
  • Inventor(s): 大谷文章、阿部竜、高見仁、酒谷能彰
  • Industrial Property Rights Holder: 大谷文章、阿部竜、高見仁、酒谷能彰
  • Industrial Property Number: 2008-242325
  • Filing Date: 2008-09-22