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Development of novel synthesis process of GaN:ZnO solid solution oxynitride using layered double hydroxide as a precursor

Publicly Offered Research

Project AreaSynthesis of Mixed Anion Compounds toward Novel Functionalities
Project/Area Number 17H05483
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

片桐 清文  広島大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30432248)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords複合アニオン化合物 / 酸窒化物 / 光触媒 / 層状複水酸化物 / 液相プロセス
Outline of Annual Research Achievements

複合アニオン化合物は、酸化物などの単アニオン系とは根源的に異なる革新的機能が発現する。例えば光触媒においては、水の可視光完全分解が窒化ガリウム-酸化亜鉛(GaN:ZnO)固溶体酸窒化物で達成されている。しかし、GaN:ZnOの合成は一般的には高温アンモニア気流下での熱処理が必要なため安全性に懸念があるうえ、合成試料中に組成ムラが生じるなど、いまだ改善すべき点も多い。本研究課題では、液相プロセスを活用したGaN:ZnO固溶体酸窒化物光触媒の新規合成法の開拓とその特性評価を目的として研究を実施してきた。具体的には、GaN:ZnOの前駆体として従来用いられてきた酸化物ではなく、ZnとGaからなる層状複水酸化物(LDH)を液相プロセスで合成することで、前駆体中でZnとGaを均一に分布させ、組成ムラのないGaN:ZnOの合成法の開拓を目指した。またLDHから酸窒化物への転換反応には、尿素などの窒素含有固体低分子を採用し、従来法より簡便な装置で安全に合成する方法の開拓を行った。
2018年度は、前年度に確立したZn-Ga LDHと尿素を用いた手法によって合成したGaN:ZnOについて、より詳細な反応メカニズムの解析を領域内の共同研究に展開して行った。またこの手法で合成したGaN:ZnOの水分解光触媒活性の評価を実施し、従来法で合成したものと本合成プロセスによるものとの比較検討を実施した。
さらに、尿素を窒素源とする酸窒化物の合成について、GaN:ZnOだけでなく、ペロブスカイト型酸窒化物にも展開し、LaTiO2NやSrNbO2Nの合成なども達成した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Preparation of LaTiO2N Using Hydrothermally Synthesized La2Ti2O7 as a Precursor and Urea as a Nitriding Agent2019

    • Author(s)
      Ryoki Okada, *Kiyofumi Katagiri, Yuji Masubuchi, Kei Inumaru
    • Journal Title

      Eur. J. Inorg. Chem.

      Volume: 9 Issue: 9 Pages: 1257-1264

    • DOI

      10.1002/ejic.201801526

    • NAID

      120006879598

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    • Author(s)
      Okada Ryoki、Kawanishi Kodai、Katagiri Kiyofumi、Inumaru Kei
    • Journal Title

      Ceramics International

      Volume: 45 Issue: 7 Pages: 9325-9329

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2019.01.262

    • NAID

      120007041542

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    • Author(s)
      K Katagiri, K. Uemura, R. Uesugi, K. Inumaru, T. Seki, Y. Takeoka
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 8 Issue: 20 Pages: 10776-10784

    • DOI

      10.1039/c8ra01215f

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    • Author(s)
      Inumaru Kei、Katagiri Kiyofumi
    • Journal Title

      Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan

      Volume: 25 Pages: 156-161

    • NAID

      40021617268

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      Katagiri Kiyofumi、Hayashi Yuki、Yoshiyuki Risa、Inumaru Kei、Uchiyama Tomoki、Nagata Noriyuki、Uchimoto Yoshiharu、Miyoshi Akinobu、Maeda Kazuhiko
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 57 Issue: 21 Pages: 13953-13962

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b02498

    • NAID

      120006735001

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    • Journal Title

      J. Asian Ceram. Soc.

      Volume: 印刷中 Issue: 3 Pages: 255-260

    • DOI

      10.1016/j.jascer.2017.04.008

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      Langmuir

      Volume: 34 Issue: 1 Pages: 23-29

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b01294

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    • Author(s)
      片桐 清文(分担執筆;幸塚 広光 監修)
    • Total Pages
      416
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781312583
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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